天文學家發(fā)現(xiàn)了一個新的天體——位于NGS 4945星系中、距離我們約1200萬光年的致密射電信標。它發(fā)出的光偏振程度幾乎達到了不可思議的程度，暗示著它擁有一個完美排列的磁場。該天體被昵稱為“點”（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 的星系進行觀測時發(fā)現(xiàn)的

在一項開創(chuàng)性的新研究中，智利迭戈波塔萊斯大學天體物理研究所的天文學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 進行 3 波段觀測 (92-104 GHz) 時首次發(fā)現(xiàn)了這個新天體。當時，研究人員正在觀察該星系明亮活躍的核心，這時他們發(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。這種組合無法被準確歸類到任何已知的宇宙天體類別中。研究團隊將其命名為“點”（Punctum），拉丁語意為“點”，因為它在銀河系的混沌中，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能與‘點’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。“因此，現(xiàn)階段我們實際上是在‘路燈下’尋找已知物體，同時對新奇事物保持開放態(tài)度。”

正常情況下，光在空間中傳播時會發(fā)生混亂散射，其電場和磁場會沿隨機方向振動。當這些振動沿單一方向排列時，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，例如當光穿過均勻磁場時。

“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，“因為在大多數宇宙源中，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偏振度的效應在這些波長下很弱?！?/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、礁石和風向變化的推拉下，向不同的方向散射、破碎或扭轉。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。從宇宙學的角度來看，這意味著引導光的磁場異常筆直。大多數磁場會混亂地扭曲，擾亂信號，而 Punctum 發(fā)出的磁場則高度對齊。

對于一個遙遠的射電源來說，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”的環(huán)境異常有序。這種結構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)射機制，或許與磁星等極端天體物理引擎有關。

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 射線對應物，澳大利亞望遠鏡致密陣列 (ATCA) 也沒有發(fā)現(xiàn)厘米級射電源，因此 Punctum 在這些波長下實際上是不可見的。

那么，Punctum 是什么呢？

一種假設是，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。另一種可能性是，它是一顆磁星——一種罕見的中子星，其磁場強度是地球磁場的數萬億倍——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，我們預期會出現(xiàn)一個擁有強大有序磁場的恒星相關天體——中子星、年輕超新星遺跡和磁性大質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。

無論其本質如何，點狀星云的偏振特性遠非僅僅是個奇觀。通過研究光在穿越星際空間時偏振的變化，天文學家可以繪制出原本不可見的、貫穿宇宙結構的磁場圖。

“即使 Punctum 不是一個全新的類別，它也已經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、X 射線或無線電波長下是不可見的，”Shablovinskaia 博士說。

這很重要，因為毫米波偏振測量技術使我們能夠直接觀察星暴區(qū)域深處的磁場——而磁場強烈地影響著恒星的形成、氣體的運動以及能量向周圍介質的釋放。如果存在大量這樣的隱藏天體，我們可能就會錯過星系中心重要的能量活動；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識。

如果能找到更多像“點點”這樣的天體，它們或許能成為一種新型星系制圖的路標，揭示我們用光學望遠鏡無法觀測到的結構。這種可能性取決于一個關鍵的未知數：‘點點’是獨一無二的，還是眾多同類天體中的第一個？

有助于回答這些問題的后續(xù)觀察已在進行中。

“我們需要協(xié)調一致的多波長后續(xù)行動，”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·韋伯太空望遠鏡的紅外搜索都是后續(xù)的關鍵步驟。

她指出：“綜合起來，這些觀測結果將為我們提供其大小、光譜、偏振行為以及紅外/射電對應物等信息，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中子星。但如果它繼續(xù)保持穩(wěn)定，則可能預示著更為不尋常的事情。

目前，“點”就像天空中一個明亮的問號。它清晰、堅定的信號既為我們理解宇宙磁骨架的構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”或許是眾多宇宙燈塔中的第一個，它們將指引我們探索繪制塑造星系的無形力量的新方法。

該團隊的研究成果在《天文學與天體物理學》雜志發(fā)表之前，已在 arXiv 上以預印本的形式發(fā)布。