在浩瀚的宇宙中，有一类非常神秘的天体——磁陀星（Magnetar），它拥有宇宙中最强的磁场，被认为可能是“快速射电暴”（FRB）的源头。
然而并非每一颗磁陀星都能观测到强大的射电辐射，实际上大部分磁陀星的射电信号一直没有被探测到。
中国科学院新疆天文台（以下简称“新疆天文台”）通过“中国天眼”FAST，对四颗磁陀星进行了观测，探究其与快速射电暴之间的关联，以及磁陀星为何“安静”的奥秘。
01
磁陀星：恒星演化的极端结局
磁陀星是恒星走完其生命历程时，在其演化末期产生的一类致密星体。恒星有着不同的生命周期，质量较大的恒星（>8 倍太阳质量）在生命终结时，会经历剧烈的超新星爆发，留下致密的核心——中子星或黑洞。
其中有一类拥有超强磁场的年轻中子星，就是我们所说的磁陀星。这些强磁场能在短时间内释放出巨大能量，导致剧烈的 X 射线和伽马射线爆发，甚至可能产生快速射电暴（图1）。
▲图1 来自磁陀星磁层的快速射电暴（艺术图）（图片来源：中国科学院国家天文台）
快速射电暴是一种持续时间仅有毫秒级的强烈射电爆发，其能量可与太阳一天的总能量释放相当。自2007年首次被发现以来，快速射电暴的来源一直是天文学的重大谜题之一。
此前，科学家在银河系内磁陀星SGR 1935+2154的方向上，观测到了一例快速射电暴FRB 200428，这成为磁陀星与快速射电暴关联的重要证据。
02
磁陀星为何“沉默不语”？
截至目前，科学家们已经发现了30颗磁陀星，尽管它们在X射线和伽马射线波段具有极为强烈的活动，但只有6颗磁陀星被观测到有射电活动。
然而，磁陀星的射电辐射起源仍然不确定，它们的射电辐射可能不仅仅由其强大的磁场驱动，还可能受到其自转的影响。
新疆天文台利用“中国天眼”FAST，对四颗磁陀星SGR 0501+4516、Swift J1834.9-0846、1E 1841-045、SGR 1900+14和一颗类磁陀星脉冲星PSR J1846–0258进行了观测，并对观测数据进行了周期性脉冲搜索和单脉冲搜索。
虽然这些磁陀星在观测期间，未探测到显著周期性射电脉冲和射电爆发事件，但研究结果依据FAST的探测灵敏度，得到了它们的辐射强度上限，该上限显著低于普通脉冲星（图2）。
▲图2 四颗磁陀星和一颗类磁陀星脉冲星在1.4GHz的流量上限与脉冲星的流量对比
科研人员认为磁陀星的射电静默现象可能是由多个因素共同作用造成。
一是，磁陀星的强磁场会抑制射电辐射的产生机制，从而部分甚至完全限制射电辐射的形成。
二是，磁陀星的射电辐射通常具有高度方向性，因此如果射电束没有对准地球，射电信号将无法被探测到。
三是，磁陀星周围的高密度等离子体可能会吸收或散射射电波，使得信号的传播更加困难。
四是，磁陀星的射电辐射可能是间歇性或短暂的，只有通过长期的高时间分辨率观测才能捕捉到这些微弱的射电信号。
03
“天文利器”拓宽道路
揭示磁陀星射电静默的可能原因，驱使科研人员利用更多更强大的观测设备探究磁陀星的射电辐射以及它与快速射电暴之间的关系。
新疆天文台即将建成的110米奇台射电望远镜（QTT），将成为世界最大的全向可动射电望远镜，能够覆盖更广阔的天区，特别是其能观测到更南部的天区，使得它能够观测到更多的磁陀星。
来源：中国科学院新疆天文台
责任编辑：曹旸
