快速射电暴|从神秘信号到水落石出，人类首次证实快速射电暴来自磁星 2月19日

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2月19日，正当人们热议美国火星车软着陆之际，中国科学家向全世界公布了一项极具影响力的新成果。北京时间19日0点，国际著名期刊《自然·天文学》（NatureAstronomy）在线发表了中国“慧眼”（HXMT）卫星最新观测结果：首次发现并证认了神秘的快速射电暴（FBR）来自银河系内的一颗磁星，破解了快速射电暴的起源之谜！
虽然这才2月份，但是这项发现几乎已经锁定了本年度天文学领域重大发现的TOP10中的一个席位。那么这项发现到底有多“牛”呢？这就来解读一番。
神秘信号
快速射电暴（FastRadioBurst ，简称FRB）是2007年发现的一种神秘的天文现象，指在射电波段突然出现的瞬时爆发。把这个名词分解为三个关键词，一个是“射电” ，指爆发出现在无线电波段（肉眼不可见）；第二个是“快速” ，通常持续时间仅几毫秒；第三个就是“暴” ，是指突然出现的十分剧烈的能量释放，天文学家估计1毫秒的快速射电暴平均能量相当于太阳在几天里产生的能量总和。有的射电暴只出现一次，有的则会重复出现。

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全天快速射电暴位置分布（来源：NASA）
然而，快速射电暴的产生机制及其源头是当今天文学最大的谜题之一。由于它们存在极强的随机性和爆发性，甚至有人认为这是宇宙中相当为高级的神秘外星文明在使用某种黑科技时所释放出来的。当然，在绝大多数科学家眼中， “外星人说”恐怕只能作为最后一个选项。考虑到射电暴是一种能量十分集中的电磁波，应当伴随着强大的磁场，研究人员认为像中子星、磁星、黑洞、类星体、超新星这种极端的天体都有可能产生快速射电暴。于是，已经先后有50多种物理模型被提了出来。

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中子星（磁星）被认为是快速射电暴的来源之一（来源：BingZhang,2020,Nature）
要弄清快速射电暴产生的根本原因，关键有两点：第一是要找到其对应的天体，第二是看到快速射电暴在其它电磁波段的辐射，如X射线、γ射线等，这样就能更好地描述其物理机制。自从快速射电暴被发现后至今，总共只发现了约40个，绝大部分为银河系外遥远的星系中，始终没能找到真正的源头。
美丽邂逅
时间回到2020年4月中旬，距离地球3.1万光年的一颗磁星SGRJ1935+2154进入了新的活跃期。磁星，被认为是中子星中的一种，它是个极其致密的天体，直径只有约20公里，但质量却能达到太阳的3倍，自转速度也非常快，表面磁场强度为地球磁场强度的百万亿倍（1014）以上。这颗磁星SGRJ1935+2154的磁场强度为就在220万亿高斯左右。它位于银河系中的一处超新星遗迹中，自转一周仅需3.24秒。自从2014年被发现后不久，它便引发天文学家的广泛关注，因为它是最活跃的磁星之一，在2015年2月、2016年5月至7月、2019年11月都有过活动记录，而理论物理学家认为磁星是快速射电暴的主要候选者之一。

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磁星的艺术想象画（来源：网络）
4月27日，位于空间的“雨燕”γ射线暴探测器记录到多次软γ射线暴，甚至在短短2分钟内出现了上百次的爆发，其来源高度疑似银河系内的磁星SGRJ1935+2154 。收到“雨燕”的警报后，全球天文学家积极行动起来，纷纷把天线和空间望远镜对准了它。 28日7时55分至8时50分，短短1个小时内，费米望远镜（Fermi/GammarayBurstMonitor）记录到多达34次X射线或软γ射线的爆发。
4月28日上午10点左右，北京师范大学林琳老师向“慧眼”卫星首席科学家张双南研究员建议，利用“慧眼”进行观测。上午11点左右，中科院空间科学地面运控系统发出指令，中断了“慧眼”正在进行的观测任务，转而瞄准SGRJ1935+2154 ，将极为珍贵的28.6小时的望远镜时间用于专项观测。就在对过去5个小时后， 28日晚间22时34分24秒（协调世界时14时34分24秒）， “慧眼”就记录到一次明亮的X射线暴！
此时，在地球的另一端，加拿大CHIME（CanadianHydrogenIntensityMappingExperiment ，加拿大氢强度绘图实验）和美国STARE2（SurveyforTransientAstronomicalRadioEmission2 ，瞬现源天文射电巡天）两个实验项目同时捕捉到了一个亮度极高的快速射电暴，被命名为FRB200428 。