研究人员发现快速射电暴（FRBs）更频繁地出现在大型恒星形成星系中，而不是在较小的星系中。
自2007年首次被识别以来，快速射电暴——强烈的射电光闪烁——一直吸引着天文学家的兴趣，促使人们努力揭开其起源。目前，已有数百个确认的FRB，科学家们认为它们是由一种称为磁星（已灭绝的星星的一种）的强磁中子星触发的。当我们银河系中的一个磁星爆炸时，关键发现浮出水面，诸如卡尔特克的STARE2（瞬态天文射电发射探测2）等观测所实时捕捉到了这一事件。
在发表在自然期刊上的一项新研究中，卡尔特克的研究人员发现FRB主要发生在大质量恒星形成的星系中，而不是在低质量恒星形成的星系中。这一发现促使人们重新思考磁星本身的形成，表明这些出色的中子星——其磁场强度是地球的100万亿倍——往往来源于两颗恒星的合并，随后作为超新星爆炸。此前，人们不确定磁星是通过这种合并形成的，还是单靠单颗恒星的爆炸。
“磁星的惊人能量使它们成为宇宙中最引人入胜且极端的物体之一，”该研究的第一作者、卡尔特克天文学助理教授维克拉姆·拉维的研究生克里提·夏尔马说。“关于是什么促使磁星从大质量恒星的死亡中形成的知识非常有限。我们的研究为回答这个问题做出了贡献。”
该项目始于利用深度同步阵列-110（DSA-110）调查FRB，这是一个由美国国家科学基金会支持的卡尔特克项目，位于加利福尼亚州比肖附近的欧文斯谷射电观测站。迄今为止，这个大型射电阵列已检测并准确定位了70个FRB的确切星系——远远超过其他望远镜定位的23个FRB。研究人员集中分析了这30个已识别的FRB。
“DSA-110使已识别宿主星系的FRB数量增加了两倍多，”拉维评论道。“这正是我们为该阵列设定的目标。”
尽管FRB被认为是来自积极产生恒星的星系，但团队惊讶地发现，这些爆发在大型恒星形成星系中的出现频率更高，与较小的星系相比。这一发现挑战了之前认为FRB分布于所有类型活跃星系的看法。
通过这种新认识，研究人员开始考虑FRB的含义。大型星系往往拥有更高的金属含量，因为我们的宇宙中，由恒星产生的较重元素在宇宙时间中不断积聚。观察到FRB在这些富含金属的星系中更频繁的现象表明，作为FRB来源的磁星在这些环境中也更为常见。
金属含量较高的恒星——在天文学中定义为比氢和氦更重的元素——通常比其他恒星更大。“随着星系的演化，每一代恒星在衰老与死亡中为星系提供了丰富的金属，”拉维表示。
此外，可以爆炸为超新星并成为磁星的大质量恒星通常成对存在；大约84%的大质量恒星是双星系统。当一颗双星对中的大质量恒星由于额外的金属而膨胀时，其多余的物质被转移到伴星上，促进它们最终的合并。合并后的恒星将比单独的恒星总共拥有更强的磁场。
“当一颗恒星具有更高的金属含量时，它会膨胀并将质量转移到其伴星，从而导致合并，形成一颗更大质量的恒星，其累积的磁场大于单独的恒星，”夏尔马解释道。
总之，由于FRB主要出现在大型和富金属的恒星形成星系中，因此磁星（被认为是产生FRB的源头）也可能源于这些有利于恒星合并的富金属环境。这表明宇宙中的磁星源于恒星合并的遗迹。
展望未来，团队计划继续使用DSA-110寻找更多的FRB及其来源，并最终利用即将建成的DSA-2000，这是一个将要在内华达沙漠中建造的大型射电阵列，预计到2028年完成。
“这一成就标志着整个DSA团队的重要里程碑。本文的许多作者参与了DSA-110的开发，”拉维说。“DSA-110在定位FRB方面的有效性表明DSA-2000未来成功的有希望前景。”
