快速射電暴：來自中子星雙星系統相互作用的訊號？

藝術家插圖：由兩個高度磁化的中子星組成的雙星系統。

快速射電暴（FRB）是短暫的無線電波暴發，持續時間通常只有幾毫秒，它們似乎來自銀河系外小的點狀區域。有些FRB是一次性事件，而另一些是週期性事件或“重複”事件。FRB的具體來源仍然未知，不過中子星雙星系統可能是該謎題的一部分。

需要：能夠重複快速射電暴的可靠源

提出的重複FRB模型都必須符合以下幾個觀測到的現象：

1.來自給定的FRB源的重複爆發在頻率和總強度上保持一致。

2.暴發在源磁場環境的測量中表現出小尺度的變化。

3.FRB似乎優先存在於類銀河系的巨大星系中。

來自重複源的一個FRB顯示了單次暴發的強度和各種頻率（較暗表示強度更大，較輕表示強度較小），其中，550兆赫以下和以上的紅線以及450兆赫和650兆赫附近的紅線表示由於其他無線電訊號干擾而未使用的頻率。

雙中子星(BNSs)被認為是快速射電暴(FRB)難題的可能解決方案。具體來說，雙中子星合併可能產生快速射電暴，同時伴隨著伽馬射線暴和引力波。但雙中子星是如何產生重複一致的快速射電暴的呢?在一項研究中，張兵(內華達大學拉斯維加斯分校;日本京都大學)試圖用一種新穎的方式來解釋雙中子星中出現的重複的快速射電暴。張沒有考慮中子星的合併本身，而是研究了合併前的幾年是否會產生重複的快速射電暴。

一場磁場舞蹈

持續不斷的快速射電暴在幾毫秒內釋放出巨大的能量ーー至少相當於太陽在三天內釋放出的能量。為了避免產生快速射電暴的雙中子星的干擾，張使用了雙脈衝星系統PSR J0737-3039A/B(脈衝星是具有強磁場的快速旋轉的中子星)，它們的組成和結構很有特點。

除了軌道上有很大的旋轉動能之外，雙中子星還有極強的磁場。這些磁場對於張的理論中快速射電暴的產生至關重要ーー當中子星相互圍繞對方執行時，它們的磁場相互作用，可能觸發產生快速射電暴的粒子流。

在合併前的幾個世紀甚至幾十年裡，這些觸發因素可以反覆且持續地出現，這是重複出現快速射電暴的重要前提。這幅關於相互作用的磁場圖片也可以解釋磁環境測量中的小尺度變化，並且在擁有快速射電暴的星系和擁有伽馬射線爆發的星系之間存在重疊，這可能與雙中子星的合併有關。

英國哥倫比亞的鐘聲射電望遠鏡的照片(安德森·雷納德/鄧普研究所/千綿合作拍攝)

通過引力波的方式

這種情況下的觀測方法是從快速射電暴的源頭探測引力波。天基引力波探測器，比如空間鐳射干涉儀，非常適用於這種情況。地面探測器也從正在合併的雙中子星中收集波。當然，我們觀察的快速射電暴越多，我們就越能了解它們的性質和來源。幸運的是，加拿大的氫強度測繪實驗(屬於千綿)預計每天能探測到2到50個輻射，其他射電望遠鏡也在努力探測中。所以也許快速射電暴的謎團會比預計的更快被解開！

相關知識

中子星是一顆恆星的坍縮核心，在坍縮之前，它的總品質在10-29倍太陽品質之間。中子星是除黑洞、假想的白洞、夸克星和奇異星以外，最小、密度最大的星體。中子星的半徑約為10公里（6.2英里），品質為1.4-3倍太陽品質，它們是由大品質恆星經由超新星爆發和引力坍縮造成的，這種坍縮將核心壓縮到超過白矮星密度的原子核密度。

一旦形成，星體將不再產生熱量，只隨著時間的流逝而冷卻，儘管它們仍可能通過碰撞或吸積進一步發展。大多數模型都認為中子星幾乎完全由中子（電中性、品質略大於質子的亞原子粒子）組成，這些中子由正常物質中存在的電子和質子在中子星條件下結合產生。

根據泡利不相容原理所描述，中子星受到中子簡併壓力的支援而不會進一步坍縮，正如白矮星被電子簡併壓所支援以防止坍縮一樣。然而，中子簡併壓力並不足以支撐一個超過0.7M☉的物體，相斥的核力在支援大品質的中子星中起著更大的作用。如果殘餘恆星的品質超過托爾曼-奧本海默-沃爾科夫極限（約2倍太陽品質），簡併壓力和核力將不足以支撐中子星，造成其繼續坍縮形成黑洞。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.Tarini Konchady