天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的天體——位于NGS 4945星系中、距離我們約1200萬光年的致密射電信標(biāo)。它發(fā)出的光偏振程度幾乎達(dá)到了不可思議的程度，暗示著它擁有一個(gè)完美排列的磁場。該天體被昵稱為“點(diǎn)”（Punctum）；它發(fā)出的信號如此清晰精確，如同燈塔的光束穿透迷霧般清晰可見。

該天體是在對名為 NGC 4945 的星系進(jìn)行觀測時(shí)發(fā)現(xiàn)的

在一項(xiàng)開創(chuàng)性的新研究中，智利迭戈波塔萊斯大學(xué)天體物理研究所的天文學(xué)家利用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列 (ALMA)，在對星暴星系 NGC 4945 進(jìn)行 3 波段觀測 (92-104 GHz) 時(shí)首次發(fā)現(xiàn)了這個(gè)新天體。當(dāng)時(shí)，研究人員正在觀察該星系明亮活躍的核心，這時(shí)他們發(fā)現(xiàn)了意想不到的東西。

該源并非像典型的脈沖星那樣發(fā)出脈動(dòng)的“心跳”，而是發(fā)出穩(wěn)定的射電信號，異常致密且高度極化。這種組合無法被準(zhǔn)確歸類到任何已知的宇宙天體類別中。研究團(tuán)隊(duì)將其命名為“點(diǎn)”（Punctum），拉丁語意為“點(diǎn)”，因?yàn)樗阢y河系的混沌中，如同針尖般突兀，卻又難以秩序井然。

“這些已知類型中沒有一個(gè)能與‘點(diǎn)’的屬性組合完全匹配，”該發(fā)現(xiàn)的主要作者埃琳娜·沙布洛文斯卡婭博士在給《新阿特拉斯》的一封電子郵件中說道?！耙虼?，現(xiàn)階段我們實(shí)際上是在‘路燈下’尋找已知物體，同時(shí)對新奇事物保持開放態(tài)度?！?/p>

正常情況下，光在空間中傳播時(shí)會發(fā)生混亂散射，其電場和磁場會沿隨機(jī)方向振動(dòng)。當(dāng)這些振動(dòng)沿單一方向排列時(shí)，就會發(fā)生偏振，這種情況通常只在非常特殊的條件下發(fā)生，例如當(dāng)光穿過均勻磁場時(shí)。

“在約100 GHz的頻率下，約50%的線性偏振度非常高，”沙布洛文斯卡婭博士向《新阿特拉斯》雜志解釋道，“因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)宇宙源中，我們探測到的光來自許多磁場方向不同的區(qū)域，因此偏振度會趨于平均。如此高的比例意味著我們看到的輻射來自磁場非常均勻的區(qū)域，而通常會模糊或旋轉(zhuǎn)偏振度的效應(yīng)在這些波長下很弱?！?/p>

為了更好地理解這種非同尋常的偏振，不妨想象一下海浪翻滾的景象。通常情況下，它們會在巖石、礁石和風(fēng)向變化的推拉下，向不同的方向散射、破碎或扭轉(zhuǎn)。然而，Punctum 發(fā)出的光卻像一連串永不停歇的海浪沖擊著海岸，永不改變陣型。從宇宙學(xué)的角度來看，這意味著引導(dǎo)光的磁場異常筆直。大多數(shù)磁場會混亂地扭曲，擾亂信號，而 Punctum 發(fā)出的磁場則高度對齊。

對于一個(gè)遙遠(yuǎn)的射電源來說，維持50%±14%的極化不僅非凡，而且接近完美均勻磁場中同步輻射的理論最大值（約70%）。這意味著“點(diǎn)”的環(huán)境異常有序。這種結(jié)構(gòu)水平要么指向高度穩(wěn)定的磁場，要么指向一種不尋常的發(fā)射機(jī)制，或許與磁星等極端天體物理引擎有關(guān)。

到目前為止，美國宇航局的錢德拉 X 射線天文臺還沒有發(fā)現(xiàn) X 射線對應(yīng)物，澳大利亞望遠(yuǎn)鏡致密陣列 (ATCA) 也沒有發(fā)現(xiàn)厘米級射電源，因此 Punctum 在這些波長下實(shí)際上是不可見的。

那么，Punctum 是什么呢？

一種假設(shè)是，它可能是一顆年輕、高能的脈沖星，其光束異常穩(wěn)定。但它缺乏特征性的“心跳”脈沖，這挑戰(zhàn)了這一假設(shè)。另一種可能性是，它是一顆磁星——一種罕見的中子星，其磁場強(qiáng)度是地球磁場的數(shù)萬億倍——處于一種異常的發(fā)射狀態(tài)。

“從已知的類別來看，最有可能的選項(xiàng)是年輕、高度磁化的超新星遺跡或中子星系統(tǒng)（例如磁星），或是大質(zhì)量磁星的極端狀態(tài)，”沙布洛文斯卡婭說道?！皳Q句話說，我們預(yù)期會出現(xiàn)一個(gè)擁有強(qiáng)大有序磁場的恒星相關(guān)天體——中子星、年輕超新星遺跡和磁性大質(zhì)量恒星都是明顯的候選對象?！?/p>

換句話說，Punctum 的行為方式與它的兩個(gè)更為人熟知的“表親”不同，而這正是它如此吸引人的原因。

無論其本質(zhì)如何，點(diǎn)狀星云的偏振特性遠(yuǎn)非僅僅是個(gè)奇觀。通過研究光在穿越星際空間時(shí)偏振的變化，天文學(xué)家可以繪制出原本不可見的、貫穿宇宙結(jié)構(gòu)的磁場圖。

“即使 Punctum 不是一個(gè)全新的類別，它也已經(jīng)展示了一些新的東西：緊湊、高度極化的毫米波源可以存在于塵埃、恒星形成的核心中，并且在光學(xué)、X 射線或無線電波長下是不可見的，”Shablovinskaia 博士說。

這很重要，因?yàn)楹撩撞ㄆ駵y量技術(shù)使我們能夠直接觀察星暴區(qū)域深處的磁場——而磁場強(qiáng)烈地影響著恒星的形成、氣體的運(yùn)動(dòng)以及能量向周圍介質(zhì)的釋放。如果存在大量這樣的隱藏天體，我們可能就會錯(cuò)過星系中心重要的能量活動(dòng)；發(fā)現(xiàn)更多這樣的天體將改變我們對磁能及其在星系生命中的作用的認(rèn)識。

如果能找到更多像“點(diǎn)點(diǎn)”這樣的天體，它們或許能成為一種新型星系制圖的路標(biāo)，揭示我們用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡無法觀測到的結(jié)構(gòu)。這種可能性取決于一個(gè)關(guān)鍵的未知數(shù)：‘點(diǎn)點(diǎn)’是獨(dú)一無二的，還是眾多同類天體中的第一個(gè)？

有助于回答這些問題的后續(xù)觀察已在進(jìn)行中。

“我們需要協(xié)調(diào)一致的多波長后續(xù)行動(dòng)，”沙布洛文斯卡婭解釋說。她指出，高分辨率ALMA偏振測量、甚長基線干涉測量、靈敏的射電成像，甚至詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的紅外搜索都是后續(xù)的關(guān)鍵步驟。

她指出：“綜合起來，這些觀測結(jié)果將為我們提供其大小、光譜、偏振行為以及紅外/射電對應(yīng)物等信息，從而確定 Punctum 是磁星、年輕超新星遺跡、磁星還是其他什么?！?/p>

如果未來的觀測顯示出變化，它可能指向脈沖星或旋轉(zhuǎn)中子星。但如果它繼續(xù)保持穩(wěn)定，則可能預(yù)示著更為不尋常的事情。

目前，“點(diǎn)”就像天空中一個(gè)明亮的問號。它清晰、堅(jiān)定的信號既為我們理解宇宙磁骨架的構(gòu)成方式提供了充滿希望的線索，也帶來了挑戰(zhàn)。正如指南針可以指示地球磁場一樣，“點(diǎn)”或許是眾多宇宙燈塔中的第一個(gè)，它們將指引我們探索繪制塑造星系的無形力量的新方法。

該團(tuán)隊(duì)的研究成果在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志發(fā)表之前，已在 arXiv 上以預(yù)印本的形式發(fā)布。