磁星為宇宙神秘天文現(xiàn)象快速射電暴的一種起源

證認(rèn)磁星為宇宙神秘天文現(xiàn)象快速射電暴的一種起源——2月19日在英國《自然·天文學(xué)》雜志在線發(fā)表的中國“慧眼”衛(wèi)星研究成果在國際天文學(xué)界引起轟動。

“中國‘慧眼’為證認(rèn)快速射電暴的起源作出了重要貢獻(xiàn)，不僅如此，向全世界開放的‘慧眼’衛(wèi)星、下一代天文臺、‘中國天眼’射電望遠(yuǎn)鏡等，還將為人類天文學(xué)發(fā)展貢獻(xiàn)更大的中國力量。”“慧眼”衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院粒子天體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張雙南18日接受新華社記者專訪時(shí)說。

2007年，人類首次報(bào)告發(fā)現(xiàn)宇宙中存在一種僅持續(xù)幾毫秒的神秘天文現(xiàn)象——快速射電暴。它隨即成為公眾最感興趣的天文現(xiàn)象之一，其起源和產(chǎn)生原因也堪稱當(dāng)今天文學(xué)研究的最熱門課題之一。去年4月，一個(gè)國際科研團(tuán)隊(duì)首次在銀河系發(fā)現(xiàn)亮度極高的快速射電暴FRB 200428，分別入選英國《自然》雜志的2020年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和美國《科學(xué)》雜志的2020年十大科學(xué)突破。

一些科學(xué)家認(rèn)為，快速射電暴的起源可能與銀河系內(nèi)的磁星相關(guān)，但僅靠射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)無法最終確認(rèn)。

但很快，中國“慧眼”衛(wèi)星的觀測結(jié)果為全球天文學(xué)界提供了答案，證認(rèn)了快速射電暴FRB 200428來自銀河系內(nèi)的磁星SGR J1935+2154。這一最新觀測結(jié)果引發(fā)國際天文學(xué)界廣泛關(guān)注，在19日正式刊發(fā)于《自然·天文學(xué)》雜志前，其預(yù)印本文章就已被大量轉(zhuǎn)載引用，被認(rèn)為是“破解快速射電暴起源之謎的一塊重要拼圖”。

“當(dāng)然，(這)也有運(yùn)氣的成分。”張雙南笑著說。不過，“好運(yùn)氣”的背后是“硬實(shí)力”。2017年6月發(fā)射升空的“慧眼”衛(wèi)星是中國第一顆空間X射線天文衛(wèi)星，與國外同類衛(wèi)星相比，它具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積大、時(shí)間分辨率高、有效工作時(shí)間占比高等優(yōu)點(diǎn)。也正因?yàn)槿绱耍?ldquo;慧眼”能“看到”首個(gè)與神秘快速射電暴相關(guān)聯(lián)的X射線暴，并在國際上首先證認(rèn)該X射線暴包含的兩個(gè)X射線脈沖是快速射電暴的高能對應(yīng)體，從而確認(rèn)快速射電暴FRB 200428來自磁星。

衛(wèi)星的硬件條件是“眼力”，何時(shí)看、往哪看，更考驗(yàn)科研人員的腦力。“慧眼”衛(wèi)星觀測時(shí)間極其寶貴。“如果折換成人民幣的話，看一天的成本相當(dāng)于30萬元人民幣，決定觀測內(nèi)容總會讓人有點(diǎn)糾結(jié)。”張雙南說。

2020年4月下旬，銀河系內(nèi)磁星SGR J1935+2154活動頻繁。作為“慧眼”衛(wèi)星首席科學(xué)家，張雙南接受北京師范大學(xué)研究人員林琳建議，于當(dāng)月28日上午11時(shí)左右通過中科院空間科學(xué)先導(dǎo)項(xiàng)目的地面運(yùn)控系統(tǒng)發(fā)出指令，暫停“慧眼”正在進(jìn)行的任務(wù)，轉(zhuǎn)向這顆磁星實(shí)時(shí)觀測。當(dāng)時(shí)，全球窄視場天文觀測裝置中，只有“慧眼”在觀測這顆磁星。幸運(yùn)的是，“我們啟動7小時(shí)后，就第一次同時(shí)看到了快速射電暴和X射線爆發(fā)，這是非常重要的事情”。

有關(guān)快速射電暴起源的猜測有50多種，其中包括其來自中子星、黑洞等推測，也有科學(xué)家將其與外星文明信號相關(guān)聯(lián)。“慧眼”衛(wèi)星的最新觀測成果是否意味著給出了最終答案?

“大自然總喜歡和我們做游戲，銀河系內(nèi)的快速射電暴是否與銀河系外完全一樣?大自然會不會有其他的玩法，相信未來的游戲會變得更加有趣，”張雙南說，“我們不能說沒有別的起源，但至少我們證明了磁星是起源之一，是破解快速射電暴起源之謎的一塊重要拼圖。”

談到“慧眼”的繼任者——中國領(lǐng)導(dǎo)的大型國際合作空間項(xiàng)目“增強(qiáng)型X射線時(shí)變與偏振空間天文臺”(eXTP)時(shí)，張雙南介紹說，已進(jìn)入方案設(shè)計(jì)階段的eXTP將成為2027年后國際領(lǐng)先的旗艦級空間X射線天文臺，“其綜合性能相比于國際同類衛(wèi)星有一個(gè)數(shù)量級以上的提升，將把中國的空間高能天文研究進(jìn)一步帶入國際領(lǐng)先水平”。

“人類仰望天空的原因，來自我們?nèi)祟惐灸艿暮闷嫘?，對于天文學(xué)研究來說，我們解決了一個(gè)問題，也意味著帶來新的挑戰(zhàn)，”張雙南說，“銀河系外的快速射電暴因?yàn)榫嚯x更遠(yuǎn)，其高能對應(yīng)體將非常微弱，eXTP無疑將是探測它們的理想設(shè)備。”

張雙南說，天文學(xué)發(fā)展“需要利用全世界的天文資源，因?yàn)槲覀兠總€(gè)人看到的天空都是有限的，要想對任何一個(gè)天體做不間斷的詳細(xì)觀測，需要動用整個(gè)世界的資源”，也正因?yàn)槿绱?，中?ldquo;慧眼”、“中國天眼”望遠(yuǎn)鏡以及未來的eXTP天文臺“對全世界開放，中國會在天文學(xué)領(lǐng)域貢獻(xiàn)更大的力量”。(新華社記者郭爽 梅元龍)

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