银河系混乱的心脏中,有什么东西正在向地球闪烁。它向我们发射数周的无线电波,然后第二天消失,并保持数月黑暗。天文学家在2020年首次发现了这个不稳定的射电源,经过一年多的间歇性观测,除了确认该天体非常奇怪之外,几乎没有其他发现。它不属于常见的已知天体,这使得研究人员怀疑它可能代表一种全新的天文天体。
“信号似乎是随机开启和关闭的,”悉尼大学博士生Ziteng Wang在新闻稿中说,他正是识别出这个射电源的人。“我们从未见过这样的东西。”
追寻热点
该信号是在一项由悉尼大学的Tara Murphy和威斯康星大学密尔沃基分校的David Kaplan组织进行的澳大利亚平方公里阵列巡天望远镜(ASKAP)的初步调查中出现的。最终,天文学家们希望利用这个新建造的由36个碟形天线组成的阵列(每个天线高三层楼,直径近40英尺)来扫描澳大利亚四分之一的天空,寻找每月都会变化的射电源。但随着ASKAP的投入使用,他们决定将初步调查的重点放在银河系中心,那里引力吸引着各种奇特的物体,形成一个宇宙的“饮水点”。
“我们知道那里发生了很多奇怪的事情:一个超大质量黑洞,磁星,脉冲星,各种各样的东西,”Kaplan说。“我们想探测一下。”
Wang在分析初步调查的第一批观测数据时注意到了这个异常。在2019年10月ASKAP什么都没看到的地方,2020年1月,一个点在无线电波中闪耀起来。
4月份,研究人员用单碟帕克斯天文台(Parkes Observatory)对准了那个点,该天文台专门搜寻脉冲星,即那些以无线电波脉冲形式发光的、小型旋转恒星。但仪器什么都没探测到。
他们转而使用了南非的MeerKAT阵列,它可以探测到持续信号和脉冲信号。他们在接下来的几个月里定期检查那个区域的天空,但它一直保持黑暗。就在团队开始失去希望的时候,MeerKAT在今年2月突然探测到了那个明亮的点。信号是真的。
“然后,我们动用了所有设备,”Kaplan说。
在接下来的几个月里,天文学家们继续不定期地用MeerKAT观测该天体,并设法获得了两个X射线卫星和一个近红外望远镜的观测时间。但谜团却越来越深。
一种前所未有的射电源
该天体发出的无线电波模式,天文学家们在集体上从未见过。
在今年年初闪耀了几周后,它又突然消失了。“它如此迅速地关闭,一天还在,第二天就消失了,”Kaplan说,“这表明其中有更奇怪的事情在发生。”
除了不可预测地闪烁开关之外,它还发出异常有序的信号。大多数射电源以随机的方向发射无线电波,但这个天体发出的波却以某些方向出现的频率更高,这种现象被称为偏振。偏振波通常来自强大的磁场,磁场可以同步电子的螺旋运动并产生整齐的无线电发射。
典型的宇宙磁体——例如红矮星、磁星或褐矮星——会以其他形式的辐射发出强光。然而,在这种情况下,天文学家们只看到了无线电波。通过X射线卫星和红外仪器进行的搜索都没有发现该神秘天体的踪迹,这表明它是一种新型的磁性系统。
新的怪咖
根据该团队的观测结果,他们周二在《天体物理学杂志》上进行了描述,Kaplan对该天体的一些结论很有信心。
它一定很小,否则它不可能在一天之内就消失。而且它的偏振模式表明,一个强大的磁场笼罩着该源。
他说,该天体几乎可以肯定位于银河系(而不是某个背景星系)中。星际尘埃会干扰穿越空间的偏振光,而来自该源的偏振无线电波显示出很少的干扰迹象,因此它们可能没有传播很远。
它也不太可能是外星信标。当我们进行通信时,我们使用单频无线电波。该信号包含多种无线电波,就像许多自然源一样。
在排除了最明显的候选者后,这个神秘天体可能默认归入Kaplan所称的“怪咖集合”——即所谓的银河系中心射电瞬变体(GCRTs)。这一系列异常现象是先前对银河系中心进行射电巡天时遗留下来的未解之谜。每一种都以独特的方式发射,但它们都具有相似的行为,即以看似随机的方式闪烁偏振无线电波。
新兴的GCRTs类别可能意味着射电天文学家正站在揭示一种新的宇宙戏剧的边缘,这种戏剧主要发生在银河系中心,例如一种前所未见的白矮星。或者,它们可能只是由于银河系中心过多的射电巡天重叠而产生的巧合,而忽略了对银河系外围区域的覆盖。
ASKAP和其他阵列的未来巡天将更频繁地从更多方向接收无线电波,这可能有助于天文学家确定GCRT是标记一项发现还是一个幻影。
“我们希望有更多的它们在那里,这样我们就能真正了解发生了什么,”Kaplan说。“射电天空确实是一个未被开发的领域。”