磁星悄然登場

戴銘玨

在宇宙天體家族中，說起誰最“厲害”，那么非黑洞莫屬。它有著強大的引力，可以把任何身邊的物質都搶奪過來，收歸自己所有。它的物理性質，每一項都遠遠超出我們的認知。若是問起誰是“厲害”程度僅次于黑洞的天體，人們似乎還摸不著頭腦，但會想到密度這個問題，黑洞無限大的引力就是因為它有著無限大的密度。從這個角度看，密度次之的中子星應該是第二“厲害”的天體。

但這樣的答案并不完全對。因為中子星也不是只有簡單的一種，它也有一個家族。在這個家族中，還存在著脈沖星和磁星。磁星是中子星家族中極為特殊的角色，它才是宇宙中僅次于黑洞的“厲害”家伙。

磁星的密度極高，巨大的引力讓它自身的原子都受到擠壓，原子核外側的電子和原子核內部的質子擠壓在一起成為中子，所以磁星完全由中子組成，它是中子星家族的一員。雖然磁星的直徑大小只有20多千米，但要論起質量，它可不是小家伙，任何一顆磁星的質量都能達到地球的百萬倍，地球的質量在它面前實在是不值一提。既然被稱為磁星，就不能辜負這個名字。磁星其特征是擁有非常強大的磁場，比一般的中子星磁場要強1000多倍，這讓人類現有的技術都望塵莫及。

CHIME 加拿大氫強度映射實驗望遠鏡

中國天眼FAST 射電望遠鏡

既然同為厲害的家伙，黑洞和磁星就會擁有很多共同的特性。比如，宇宙中最激烈的行為是兩個天體撞擊，撞擊可能產生黑洞，也可能產生磁星。宇宙中某處發射出最強的伽馬射線，不要總認為是黑洞在作怪，也可能是磁星在作怪。

神秘的快速射電暴

最初，人們并未意識到中子星的存在。20世紀60年代中子星被發現之后，人們也并未意識到磁星的存在。在科學發現的道路上充滿了坎坷，也充滿著傳奇。磁星是隨著快速射電暴的發現才進入科學家的視野的。

2007年，澳大利亞帕克斯射電望遠鏡首先觀測到宇宙出現一種射電爆發，也就是天空中的一個點，突然發出猛烈的射電波，這種電波僅僅持續幾毫秒的短暫時間，即使是長爆發，也只能維持2秒多鐘。這種信號后來被稱為“快速射電暴（FRB）”。

快速射電暴現象就像是宇宙深處存在一個神秘槍手，僅僅射出一束子彈，然后便悄無聲息，再也沒有動靜。這個槍手是誰？它是在什么地方射出子彈的？我們對它的一切都渾然不知。隨著觀測技術的發展，科學家還發現了重復的快速射電暴，但他們還是搞不清究竟是誰在向外界“射擊”。他們還發現，這些奇怪的射電暴基本上都來自銀河系之外，似乎有誰在銀河系之外對地球“開槍”。

快速射電暴的出現僅有十幾年的歷史，已經被一次又一次的觀測驗證。它一出現就引起世人廣泛的關注，大大小小的射電望遠鏡都在努力尋找它的蹤跡。為了彌補一般射電望遠鏡能力的不足，加拿大還專門制作了一種奇怪的射電望遠鏡，名為“氫強度映射實驗望遠鏡”，也就是“CHIME射電望遠鏡”。它就像是拋物面槽那樣，與大量的觀測設備一起，尋找快速射電暴，并取得了很多優異的成果。

脈沖星

中子星合并爆炸

好厲害的磁星

快速射電暴剛被發現時，人們試圖解釋它的來源。他們首先從地球上尋找原因，認為它是微波爐啟動時產生的干擾，或是附近的汽車啟動造成的。但這兩種說法都被否決了。之后，人們終于相信它確實是來自太空，便開始懷疑這是外星人向地球發出的信號。也有人認為，這是外星文明驅動飛船時，利用激光驅動光帆時產生的現象。而一些嚴謹的科學家一致認為，快速射電暴一定跟中子星有關。

中子星家族里有一種能夠高速旋轉的成員，在旋轉的時候能夠從兩極發射出射電波。射電波有不同類型，按照頻率由低至高依次排列的話，是無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線及伽瑪射線。中子星家族的這位高速旋轉的成員很少能發射伽馬射線，多數情況下能發射出無線電波和微波，它被稱為“脈沖星”。但是，脈沖星的發射是有規律的，不會突然發射一陣子就結束了。

科學家也想到了磁星，但這也存在一些問題。一般的觀測資料表明，磁星雖然也能發出射電輻射，但是它的射電輻射量太低了，與快速射電暴相比，差了好幾個數量級，根本不屬于同一個層次。但隨著觀測技術的更新，人們的認識也在發生改變。

2020年3月12日，美國宇航局探測到了一個快速射電暴，并且還找到了它爆發的源頭。這個發射者被稱作“Swift J1818.0-1607”，它就是一顆年輕的磁星，它發出的是X射線，而且強度是一般射電暴的10倍之多。看來，磁星也能發出高能量的射電暴，快速射電暴的源頭應該就是磁星。

好消息接踵而至。2020年4月28日，加拿大的CHIME望遠鏡和美國的STARE2望遠鏡，都探測到了來自天空中同一區域的一個快速射電暴信號。細查之后，天文學家發現處于這個位置的居然是磁星SGR 1935+2154。天文學家還發現，它不僅發射正常的X射線，而且還發射無線電波。這次射電暴的能量遠遠超過了磁星一般的能量水平，這使得科學家開始相信，快速射電暴真的是磁星所為，磁星就是隱藏著的“宇宙槍手”。

同樣觀測天空的還有中國500米口徑球面射電天文望遠鏡（“中國天眼”）。這個世界上最大口徑的射電望遠鏡也取得了不小的成績，它不僅觀測到了一個名為“FRB 180301”的目標多次發生的快速射電暴，而且還獲取了快速射電暴的多種特征數據。

起初，科學家是為了尋找宇宙中的神秘“槍手”，最后竟然發現了宇宙中僅次于黑洞的厲害角色——磁星。磁星的磁場比一般中子星的磁場高上千倍。它在誕生時，可以產生大規模的能量爆發。宇宙中出現一次性的快速射電暴，可能就預示著磁星的誕生。磁場將密度極高的星球緊緊包圍，可能會導致星球上地殼的斷裂，而斷裂會產生巨大的能量輸出，這就是磁星上的地震。短期內不斷重復的射電暴，可能就是磁星的余震。

2020年11月，世界頂級學術期刊《自然》同期發表了3篇論文，詳細地從多個方面報告了加拿大CHIME望遠鏡、美國STARE2望遠鏡和“中國天眼”的發現，對以往的認識作了一些解釋：如果站在銀河系之外觀測，銀河系內的磁星發出的射電暴，就跟一般的快速射電暴一樣。