▎藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊編輯

　　在無盡的宇宙中，還有多少我們沒有發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象？至少，本周《自然》雜志的一篇論文就講述了這樣的故事——這一次，來自澳大利亞和中國的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個前所未見的宇宙信號。

　　研究團(tuán)隊利用位于西澳大利亞的默奇森寬場陣列（MWA）觀察到的，是一個時而明亮，時而暗淡的信號源：在持續(xù)30~60秒的爆發(fā)期，劇烈釋放的能量讓它成為同波段最明亮的射電源之一；隨后天體陷入超過17分鐘的沉寂，直至再次爆發(fā)。整個爆發(fā)周期的時長約為18分鐘。在2018年1月至3月間，這個信號源不時地閃爍——MWA先后71次捕捉到這個信號。但在此之后，它卻再也沒有出現(xiàn)過。

　　這項研究的通訊作者，澳大利亞科廷大學(xué)國際射電天文學(xué)研究中心（ICRAR）的天體物理學(xué)家Natasha Hurley-Walker博士說：“這是完全在意料之外的。對天文學(xué)家來說它仿佛是一個幽靈，此前從未發(fā)現(xiàn)有天體能做到這一點。”相對于宇宙來說，這個天體離我們很近，“只有”大約4000光年，就在銀河系的后院。

　　這個天體的奇異之處，究竟體現(xiàn)在什么地方？事實上，天體時而明亮、時而暗淡，這種周期性現(xiàn)象本身并不罕見。天文學(xué)家將這些天體稱作“暫現(xiàn)源”，它們記錄的往往是巨大的天體死亡時，或者是天體的遺骸爆發(fā)的現(xiàn)場。

　　根據(jù)這個周期的長短，已知的暫現(xiàn)源分為兩大類：在高頻射電波段，超新星這樣的慢速暫現(xiàn)源每次爆發(fā)可能會持續(xù)數(shù)日，隨之而來的是長達(dá)幾個月的漫長消失期；另一類是快速暫現(xiàn)源，例如脈沖星，爆發(fā)周期可能只有短暫的幾毫秒至幾秒。

　　這次發(fā)現(xiàn)的新天體與脈沖星同屬低頻射電天空，但其18分鐘的爆發(fā)周期，比已知的最長的脈沖星爆發(fā)周期還要長9倍，這樣的周期是此前從未觀測到的。

　　這個首次出現(xiàn)的神秘天體究竟是什么？研究團(tuán)隊隨后展開了分析。天文觀測與數(shù)據(jù)分析顯示，這個異常明亮、比太陽還小的天體釋放出高度偏振的射電信號，這說明這個旋轉(zhuǎn)的天體擁有極強的磁場。在已有的理論中，有一種被預(yù)言可以存在的天體，符合這個全新天體的特征，這就是超長周期磁星。

　　“此前有理論預(yù)言，存在一種緩慢旋轉(zhuǎn)的中子星。但沒有人預(yù)料到可以直接觀測到這種天體，因為我們沒有想到它會如此明亮，” Hurley-Walker博士說，“通過某種方式，它將磁場能量轉(zhuǎn)化為射電波的效率，比此前發(fā)現(xiàn)的天體都要高。”此外，研究團(tuán)隊指出，該天體同樣有可能是擁有超強磁場的白矮星。它的確切身份，還需要更多后續(xù)研究來確認(rèn)。

　　對于“外星文明產(chǎn)物”這樣的猜想，Hurley-Walker博士同樣給出了回應(yīng)：“我考慮過這種可能性，但它覆蓋的頻率波段之寬，只可能是自然天體的過程，而不是人為信號。”

　　這個全新天體的發(fā)現(xiàn)，離不開觀測設(shè)備性能的提升。完成此次觀測的MWA觀測波段在70兆赫茲至300兆赫茲之間。這個視場（即能觀測的范圍）寬闊、靈敏度極高的設(shè)備是巡視整個宇宙、探索未知現(xiàn)象的有力工具。

　　最早注意到這個信號的，是科廷大學(xué)的博士生Tyrone O‘Doherty。去年年初，當(dāng)時還是本科生的O’Doherty在整理MWA的觀測數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)了這個異常信號。他說：“很高興能看到，我在去年看到的射電源最終成為如此奇異的天體。”

　　當(dāng)然，觀測到這個信號只是起點，要揭示它的特征，還需要大量數(shù)據(jù)處理工作。“這項研究的數(shù)據(jù)量非常大，生成的圖像在一千萬張以上。” 本文第二作者，現(xiàn)任中國科學(xué)院上海天文臺助理研究員的張翔博士介紹道。上海天文臺的中國SKA區(qū)域中心原型機與澳大利亞的Pawsey超算中心、CSIRO Pearcey超級計算機等共同承擔(dān)了這項研究的數(shù)據(jù)處理工作。

　　這個意料之外的發(fā)現(xiàn)對未來的天文學(xué)研究有著重要的指導(dǎo)意義。張翔博士點評道：“以往低頻射電對恒星的觀測往往集中在脈沖星等，射電望遠(yuǎn)鏡主要搜尋出現(xiàn)周期為秒級甚至以下的天體。發(fā)現(xiàn)這樣的長周期天體后，天文學(xué)家可以重新在歷史觀測數(shù)據(jù)中查找類似的天體，并安排新的觀測。”

　　而這正是研究團(tuán)隊接下來的目標(biāo)。“更多的探測將告訴我們，這究竟只是一個罕見的一次性現(xiàn)象，還是大量存在，只是我們此前沒有發(fā)現(xiàn)過。” Hurley-Walker博士說。

　　MWA是新一代射電望遠(yuǎn)鏡——平方公里陣列（SKA）低頻望遠(yuǎn)鏡——的先導(dǎo)設(shè)備，上海天文臺作為正式成員單位參加MWA的II期運行，優(yōu)先獲取相關(guān)數(shù)據(jù)及科學(xué)資源。在本項研究工作中，上海天文臺自主研發(fā)的中國SKA區(qū)域中心原型機承擔(dān)了該項目部分MWA數(shù)據(jù)的存儲，參與了寬波段偏振數(shù)據(jù)的處理，完成了部分偏振圖像的分析，并與澳大利亞SKA區(qū)域中心的計算設(shè)備共同完成了其他數(shù)據(jù)處理任務(wù)。

　　參考資料：

　　[1] N。 Hurley-Walker et al。， A radio transient with unusually slow periodic emission。 Nature （2022）。 https：//doi.org/10.1038/s41586-021-04272-x

　　[2] Mysterious object unlike anything astronomers have seen before。 Retrieved Jan。 26， 2022 from https：//www.eurekalert.org/news-releases/941140

　　[3] 科學(xué)家通過SKA先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)超強磁場新天體。 Retrieved Jan。 27， 2022 from https：//www.cas.cn/syky/202201/t20220127_4823849.shtml