磁星：神秘射電暴

海生

快速射電暴（FRB）是宇宙中突然出現(xiàn)的短暫而猛烈的無線電波，持續(xù)時間極短，通常只有幾毫秒，但在這期間它發(fā)射出的能量卻比太陽幾十萬年中發(fā)射出的能量還多。天文學家相信，在宇宙中每天都會發(fā)生成千上萬次這樣的爆發(fā)。

但自從2007年第一次發(fā)現(xiàn)以來，它們一直是個謎，因為大多數(shù)FRB都一閃即逝，沒有第二次觀察的機會;少數(shù)有重復的，重復時間也不固定。事件重復出現(xiàn)的這個時間范圍，就叫窗口期。

關于FRB的起源，科學家做了很多猜測，有的猜測還相當離奇，譬如說外星飛船、白洞等。

2020年2月，一個加拿大研究小組首次在一個重復的FRB事例中發(fā)現(xiàn)了這樣一種模式：射電暴出現(xiàn)在4天的窗口期，接著是大約12天沒出現(xiàn)，然后在另一個4天的窗口期又出現(xiàn)，如此周而復始。

這種規(guī)律性為尋找FRB的來源提供了線索。研究小組認為，這種爆發(fā)模式可能是由一顆磁星的擺動引起的。

磁星是一種強磁化的中子星，能夠像激光源一樣發(fā)出強烈、極窄的光束。當光束穿過遙遠的宇宙空間到達地球時，由于宇宙膨脹，波長被拉長，就變成了無線電波，被我們檢測為FRB。

不過，在天文學家的印象中，磁星的自轉(zhuǎn)是如此之快，以至于每隔幾秒我們就應該檢測到FRB，而現(xiàn)在檢測到的FRB，相隔時間有的長達幾周，這怎么解釋？

為此，研究人員提出了磁星自轉(zhuǎn)中的一種擺動。設想你在太空中沒有引力的地方，將一個旋轉(zhuǎn)物體拋出飛船外，如果物體是對稱的，你隨后就會觀察到它的自旋指向一個固定的方向;但假如物體不太對稱，它的自旋方向就不固定了，在繞著一個中心周期性地擺動。這在物理學上叫進動。地球的自轉(zhuǎn)軸事實上就在進動，因為地球不是一個完美的球體。地球進動造成每年春分點的時間略有出入。

磁星由于受其高速自轉(zhuǎn)和強磁場的影響，被扭曲變形，也不是完美的球體，它們也在進動。即使是完美的球體，若受到環(huán)繞它的另一顆中子星的引力的影響，也有進動。

如果磁星沒有進動，我們在地球上接收到的信號當然就會像脈沖星信號一樣非常準確地重復，而且間隔時間極短。但一旦它搖擺起來，規(guī)律性就被破壞了，所以間隔可以拉得很長。研究人員認為，如果這顆磁星發(fā)射的光束在天空中沿著一個圓圈運動，這個圓圈需要16天才能完成，那么我們可以在4天內(nèi)看到FRB，然后相隔12天之后才重復。

研究人員甚至認為，如果這個FRB真的來自磁星，也許其他的FRB可能也來自磁星。有些磁星發(fā)射的光束也許是斷斷續(xù)續(xù)的，再加上磁星自身的搖擺，導致我們在地球上接收到的很多FRB一閃即逝，不會重復。