2007年，科學界首次發現快速射電暴（Fast Radio Bursts, FRBs），這是一類神秘的宇宙無線電信號。它們持續時間極短，卻能釋放出驚人的能量，相當于太陽一天甚至一年的總釋放量。這種極端的能量釋放令天文學家們癡迷不已，不斷推測其起源：它們是否來自超新星爆發？是否源于黑洞合并？又或者它們是否與“外星文明”有關？

隨著研究的不斷深入，脈沖極亮X射線源（Pulsing Ultra-Luminous X-ray sources，PULX）成為了科學家持續關注的潛在起源之一。它們隱藏在宇宙深處，是一類極其神秘的天體。令人驚嘆的是，它們能夠釋放出超過理論極限的X射線能量。

那么，PULX會不會就是神秘的快速射電暴（FRB）的“源頭”？帶著這個大膽的疑問，我們團隊（中國科學院新疆天文臺脈沖星團組）聯合國內外科研團隊展開了一場“沉默獵手”的搜尋之旅。近期，相關研究成果發表在《天體物理學雜志》上。

FAST出動：靜默中搜尋“暴風”

PLUX是什么？為什么我們猜測它可能是FRB的起源呢？實際上，它是一種具有超強X射線輻射能力的致密雙星系統，由中子星和它的伴星組成。

中子星是大質量恒星超新星爆發后的殘骸，其質量通常為1.4-2.0個太陽質量，但半徑只有約10公里，是宇宙中最致密的天體之一。它主要由中子構成，內部密度可達10的17次方千克每立方米，相當于把整個珠穆朗瑪峰壓縮到方糖大小。由于極端的引力和磁場環境，中子星常常伴隨高速自轉和強烈的輻射輸出。其超強的X射線亮度，提示可能存在“超Eddington吸積”的奇特現象，即超過Eddington吸積極限（輻射壓力與引力達到平衡時的最大穩定吸積速率）。

所以，我們從PLUX的極端磁場與等離子體環境、物質的堆積與突然釋放、高能環境觸發機制以及與FRB的觀測一致性等幾方面猜測PLUX可能是FRB尤其是重復FRB的源頭。

PULX產生FRB的示意圖

（參考文獻[1]）

為了驗證PULX是否真是FRB的制造者，我們團隊展開了一場宇宙“偵探”行動，對8個典型的PULX系統進行了系統而深入的射電觀測。

FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope），即“500米口徑球面射電望遠鏡”，是中國建造的世界最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡，被譽為“中國天眼”。它可以像捕捉宇宙風聲一樣，監聽來自數十億光年外的微弱電波，是研究脈沖星和快速射電暴的最佳工具之一。

我們利用FAST，并結合澳大利亞Parkes望遠鏡，覆蓋了不同的軌道相位，希望捕捉到哪怕一次“短暫心跳”。使用“單脈沖搜索+周期搜索”的聯合策略，我們在0–5000秒差距·每立方厘米的色散量范圍內進行了全面搜索，結果卻令人意外：這些PULX系統竟然沒有發出任何明顯的射電脈沖信號！

沉默中的啟示：科學探索的另一種答案

盡管未能直接探測到信號，但這項研究卻具有極高的科學價值。我們認為，這可能意味著即便PULX能產生FRB，但其頻次極低，或者其激烈的吸積風（是指由高速吸積過程驅動的強烈物質外流，通常以高溫等離子體形式從吸積盤向外噴射，速度可達上千公里每秒）、磁場環境使信號根本無法逃逸。

我們還給出了每個目標的射電流量密度上限，這一數值直接反映了儀器和觀測的探測閾值，即在本次觀測靈敏度下仍未探測到信號時，所能排除的最大可能信號強度。這對現有的PULX–FRB模型提出了嚴格的觀測約束：結合觀測靈敏度、時間覆蓋率和理論預測，我們能夠排除一部分參數范圍（例如過高的爆發頻率、過大的射電輻射功率），從而限制理論模型的可行空間。這項研究不僅為“FRB起源”劃定了邊界，也為“雙星起源理論”提供了重要觀測證據。

流量密度與脈沖寬度的參數空間

（參考文獻[2]）

PULX和FRB的探索，不只是宇宙“謎題解鎖”的一部分。在這些致密天體身上，我們能看到極端引力、強磁場和高能等離子體的復雜物理過程。它們是天文學、等離子體物理、廣義相對論和引力波物理交匯的“天然實驗室”。而FAST的強大探測能力，也正逐步揭示宇宙中越來越多“不為人知的低語”。

仰望星空，科學永不停歇

為揭開FRB神秘的面紗，我們團隊正不懈努力，追尋來自遙遠宇宙的微弱低語。這些毫秒級的強烈射電爆發，攜帶著宇宙中極端天體與時空環境的珍貴信息，盡管轉瞬即逝，卻能為我們照亮探尋宇宙未知的路。

未來，我們計劃依托中國天眼FAST的超高靈敏度，并期待能夠結合正在建設中的奇臺射電望遠鏡（QiTai radio Telescope, QTT）——口徑達110米、具備優異機動性和超強性能的射電望遠鏡，進一步增強對FRB的實時捕獲與精細成像能力。它們將如同宇宙間的“耳朵”和“眼睛”，協同監聽和定位來自數十億光年之外的神秘脈沖信號。

這一探索不僅將推動我們理解FRB的起源機制，如磁星風暴、黑洞吸積、等離子體透鏡等極端物理過程，也可能為暗能量分布、宇宙結構演化甚至新物理定律提供線索。每一個被捕捉的FRB信號，都是宇宙深處發來的“加密電報”，而每一次破譯突破，都是人類對宇宙認知邊界的推進。

參考文獻

[1]Sridhar, Navin, et al. “Periodic fast radio bursts from luminous X-ray binaries.” The Astrophysical Journal 917.1 (2021): 13.

[2]Bai, Juntao, et al.“Search for Fast Radio Bursts and radio pulsars from pulsing Ultraluminous X-ray Sources.”The Astrophysical Journal 984.1 (2025): 33.

出品：科普中國

作者：白俊濤瑪麗佳（中國科學院新疆天文臺）

監制：中國科普博覽