直探神秘宇宙電波起爆點的窩藏地

「快速電波爆發事件」英文全名是Fast Radio Burst （簡稱為FRB），是一系列近年發現的一種來自太空深處銀河系外的天文物理訊號，屬性成謎。透過波多黎各的「阿雷西波望遠鏡」及位於美國西維吉尼亞州的「綠堤望遠鏡」取得資料，研究團隊公布FRB121102此一爆發源發出之電波爆發，具偏振性。這種被偏振過的光具有特殊模式，讓天文學家找到新方法更了解這個爆發源所在環境，縮小範圍繼續探索起爆點附近環境為何。

用過偏光太陽眼鏡的人對偏振光應該很熟悉，它可以減少水面（或路面、雪地等）反射的刺眼陽光。被偏振的電波通過磁場時，會發生一種稱為「法拉第旋轉」的效應：磁場越強，偏振的旋轉角越大。在FRB 121102 電波爆發事件中觀測到的旋轉量是目前測量過的電波源之中最大的一個，研究團隊從而得出結論：這個電波爆發通過的區域是在有極強磁場的稠密電漿（高熱、電離化的氣體）中。

取得這項發現的突破關鍵在於，這次電波爆發事件的偵測使用的是先前沒用過的較高頻段。阿雷西波天文臺天文學家Andrew Seymour表示，他們開發出新的觀測設定，讓天文學家去觀測電波爆發。而他們在”Breakthrough Listen”計畫中的合作夥伴則透過「綠堤望遠鏡」以更高頻段觀測，確認阿雷西波天文台所見無誤。更重要的是，這些電波爆發在偏振方面的性質和銀河系裡新生高能中子星的電波輻射形狀很類似，這支持了電波爆發「是由中子星造成」的（理論）模型。

一年前，研究團隊曾標示出FRB121102所在位置，並認為這個爆發源距離約30億光年遠，是在一個有恆星正在形成的矮星系的裡面。這些爆發來自如此遙遠的距離，而地球上還能看得見，意味著爆發源擁有極大的能量：在一毫秒（千分之一秒）內釋放的能量相當於太陽一整天輻射的能量。FRB121102是目前觀測到唯一會重複爆發的「快速電波爆發事件」，會重複爆發這點已顯出FRB121102的獨一無二，現在觀測到它的法拉第效應也超級強，顯得更加非比尋常。荷蘭阿姆斯特丹大學及荷蘭電波天文研究所的博士候選人，研究論文第一作者Daniele Michilli表示：「兩個特性彼此有沒有關聯，令我們很好奇。」

荷蘭阿姆斯特丹大學及荷蘭電波天文研究院副教授Jason Hessels說明，後續將監測電波爆發特性是否隨時間而產生了哪些變化，藉由這些觀測，希望能鑒別兩種假設－－到底爆發源是個靠近黑洞的中子星，或是個埋藏在高能量星雲裡的中子星。

目前天文學界有好幾座廣角電波望遠鏡將啟用，新的一年有可能發現更多像這樣的電波源，天文學家正準備開始回答更多關於快速電波爆發的基本問題，且拭目以待。

（原文由中研院天文所資深研究天文學家/駐夏威夷主任科學家包傑夫 Geoffrey Bower 提供，黃珞文譯，謝天晧博士、周美吟博士審校）

Nature 期刊論文篇名：An extreme magneto-ionic environment associated with fast radio burst source FRB121102 environment.

作者群：D. Michilli, A. Seymour, J. W. T. Hessels, L. G. Spitler, V. Gajjar, A. M. Archibald, G. C. Bower, S. Chatterjee, J. M. Cordes, K. Gourdji, G. H. Heald, V. M. Kaspi, C. J. Law, C. Sobey, E. A. K. Adams, C. G. Bassa1, S. Bogdanov, C. Brinkman, P. Demorest, F. Fernandez, G. Hellbourg, T. J. W. Lazio, R. S. Lynch, N. Maddox, B. Marcote, M. A. McLaughlin, Z. Paragi, S. M. Ransom, P. Scholz, A. P. V. Siemion, S. P. Tendulkar, P. Van Rooy, R. S. Wharton & D. Whitlow.

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