在浩瀚的宇宙中，有一類非常神秘的天體——磁陀星（Magnetar），它擁有宇宙中最強的磁場，被認為可能是“快速射電暴”（FRB）的源頭。

然而并非每一顆磁陀星都能觀測到強大的射電輻射，實際上大部分磁陀星的射電信號一直沒有被探測到。

中國科學院新疆天文臺（以下簡稱“新疆天文臺”）通過“中國天眼”FAST，對四顆磁陀星進行了觀測，探究其與快速射電暴之間的關聯，以及磁陀星為何“安靜”的奧秘。

01

磁陀星：恒星演化的極端結局

磁陀星是恒星走完其生命歷程時，在其演化末期產生的一類致密星體。恒星有著不同的生命周期，質量較大的恒星（>8 倍太陽質量）在生命終結時，會經歷劇烈的超新星爆發，留下致密的核心——中子星或黑洞。

其中有一類擁有超強磁場的年輕中子星，就是我們所說的磁陀星。這些強磁場能在短時間內釋放出巨大能量，導致劇烈的 X 射線和伽馬射線爆發，甚至可能產生快速射電暴（圖1）。

▲圖1 來自磁陀星磁層的快速射電暴（藝術圖）（圖片來源：中國科學院國家天文臺）

快速射電暴是一種持續時間僅有毫秒級的強烈射電爆發，其能量可與太陽一天的總能量釋放相當。自2007年首次被發現以來，快速射電暴的來源一直是天文學的重大謎題之一。

此前，科學家在銀河系內磁陀星SGR 1935+2154的方向上，觀測到了一例快速射電暴FRB 200428，這成為磁陀星與快速射電暴關聯的重要證據。

02

磁陀星為何“沉默不語”？

截至目前，科學家們已經發現了30顆磁陀星，盡管它們在X射線和伽馬射線波段具有極為強烈的活動，但只有6顆磁陀星被觀測到有射電活動。

然而，磁陀星的射電輻射起源仍然不確定，它們的射電輻射可能不僅僅由其強大的磁場驅動，還可能受到其自轉的影響。

新疆天文臺利用“中國天眼”FAST，對四顆磁陀星SGR 0501+4516、Swift J1834.9-0846、1E 1841-045、SGR 1900+14和一顆類磁陀星脈沖星PSR J1846–0258進行了觀測，并對觀測數據進行了周期性脈沖搜索和單脈沖搜索。

雖然這些磁陀星在觀測期間，未探測到顯著周期性射電脈沖和射電爆發事件，但研究結果依據FAST的探測靈敏度，得到了它們的輻射強度上限，該上限顯著低于普通脈沖星（圖2）。

▲圖2 四顆磁陀星和一顆類磁陀星脈沖星在1.4GHz的流量上限與脈沖星的流量對比

科研人員認為磁陀星的射電靜默現象可能是由多個因素共同作用造成。

一是，磁陀星的強磁場會抑制射電輻射的產生機制，從而部分甚至完全限制射電輻射的形成。

二是，磁陀星的射電輻射通常具有高度方向性，因此如果射電束沒有對準地球，射電信號將無法被探測到。

三是，磁陀星周圍的高密度等離子體可能會吸收或散射射電波，使得信號的傳播更加困難。

四是，磁陀星的射電輻射可能是間歇性或短暫的，只有通過長期的高時間分辨率觀測才能捕捉到這些微弱的射電信號。

03

“天文利器”拓寬道路

揭示磁陀星射電靜默的可能原因，驅使科研人員利用更多更強大的觀測設備探究磁陀星的射電輻射以及它與快速射電暴之間的關系。

新疆天文臺即將建成的110米奇臺射電望遠鏡（QTT），將成為世界最大的全向可動射電望遠鏡，能夠覆蓋更廣闊的天區，特別是其能觀測到更南部的天區，使得它能夠觀測到更多的磁陀星。

來源：中國科學院新疆天文臺

責任編輯：曹旸