中国天眼收到30亿光年外的神秘信号,有规律、重复爆发,相当独特

原标题:中国天眼收到30亿光年外的神秘信号,有规律、重复爆发,相当独特

我们不断地接收来自宇宙的信号,从超新星爆炸到黑洞之间合并,再到疯狂旋转的中子星…..这些宇宙现象都发出辐射。其中一些信号到达我们并被地球上的望远镜探测到,并了解它们是什么以及它们来自哪里。但是有一些我们不能说出名字或起源,比如宇宙中最强大、速度最快的快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB),它们通常仅持续几毫秒,但也有一些重复,从而笼罩了一层神秘感。

日前刊登在《自然》杂志上的一项研究指出,由中国科学院国家天文台(NAOC)的中国天文学家李菂领导的国际团队发现了一个新的FRB,与过去发现的FRB相比,它更年轻、更奇怪,相当独特

FRB,当代天体物理学的宇宙之谜!

FRB是持续时间为毫秒的强烈射电爆发,可以在在一毫秒内释放的能量相当于 5 亿个太阳的能量,并表现出射电脉冲星的特征色散扫描。第一个FRB是在2007年,由美国天文学家邓肯·洛里默(Duncan Lorimer)团队发现,当时被称为“洛里默爆发”。

多年来,FRB的爆发是独一无二的:突然出现,爆发一次,消失不见。这使得它们在很大程度上无法预测,也很难跟踪和研究。但后来天文学家发现它会重复爆发,比如“FRB 180916” ,每 16.35 天定期爆发一次。因此有科学家猜测所有 FRB 都会重复,只是我们没有找到或者在我们没有寻找的时候爆发。而到目前为止,只发现了3个重复的FRB,仅占所有 FRB 的 5%。

到2020年,其中一些FRB可以追溯到它们的源星系,大部分来自数亿光年外。单一件极大地阻碍了我们破解FRB的事情是,虽然我们可以识别宿主星系,但我们通常无法找到真正的来源,因为在我们可以将 FRB 绑定到的任何频率上都没有可见的物体。

相当独特的“FRB 190520B”!

新发现的快速射电暴为“FRB 190520B”,而它如此有趣的原因在于,它也能够被精确定位。

早在2019年5月20日,俗称“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜 (FAST)就探测到了 FRB 190520B的爆发,但研究人员直到11月才在记录数据中发现它。后来研究人员观测时发现一些奇怪之处——该物体正在发射规律的、重复的无线电波爆发。

为了进一步观测这个FRB,2020年,研究团队使用美国国家科学基金会特大天线阵(VLA)望远镜找出爆发源头,结果探测到 87 次后续爆发。很难说爆发的频率是多少,在16小时的观察期内,在 3GHz的频率下观察到了五个,但在其他无线电频率下观察到的频率更少。

之后又用夏威夷“昴星团望远镜”(Subaru Telescope)确定FRB 190520B来自近30亿光年外的一个矮星系的外围。

根据 VLA 数据,在反复爆发之间,FRB 190520B不断产生较弱的无线电波。这表明FRB来自一个紧凑的持续射电源(PRS) ,其性质尚不清楚。然而,这种情况之前已经看到过:另一个著名的快速重复射电暴——FRB 121102,这是第一个追踪到其源头的 FRB,它位于一个30亿年历史的非常古老的矮星系的外围。而在2019年8月29日到10月29日,中国天眼在59.5小时的观测时间共检测到FRB 121102共爆发1652次

也就是说,现在有两个这样的来源,这就提出了新的问题。例如,我们不知道单个 FRB 是否以太低的能量重复,我们无法检测到。但一段时间以来,科学家们一直认为可能至少有两种不同的机制产生爆发,而 FRB 190520B 的发现支持了这一想法。这可能意味着不同的爆发是由不同的物体发射的,或者是由同一类型的物体在其演化的不同阶段发射的。

FRB 190520B:提出的问题多过FRB答案!

根据这项研究的结果,天文学家现在想知道是否存在两种类型的快速射电暴,而不是一种万能的。

FRB 190520B 和 FRB 121102A 有更多共同点,而不仅仅是已知与 PRS 相关的两个 FRB。两者都特别活跃,即使在重复的快速射电暴中,两者都来自富含电子的环境——在 190520B 的情况下,比正常情况高出十倍左右。然而,在每个方面,FRB 190520B 都更加极端,这解释了为什么天文学家认为它是FRB中更年轻、更奇怪的。

进一步的分析表明,快速射电暴的另一个特征可能不像天文学家想象的那样对测量宇宙有用。这个特征被称为“色散测量”,即当无线电波通过具有自由电子的空间时,高频波会比低频波移动得更快。

但这就是问题所在。

因为对于 FRB 190520B,色散测量表明其源头距离实际上在8到95亿光年之外。研究团队成员、西弗吉尼亚大学的天文学家阿加渥(Kshitij Aggarwal)表示:“这意味着在FRB附近有很多物质会阻碍任何使用它来测量星系之间气体的尝试。如果其他FRB也是这种情况,那么我们就不能指望使用FRB作为宇宙尺度。”

另一方面,这表明持续发射快速射电暴的射电源存在于一个非常复杂的等离子体环境中,这与近期超新星爆发的特征一致。也就说,无论来源是什么,它都是最近形成的:一个“新生的”FRB 来源。

结语:

其实在科学家无法确定FRB的源头时,曾有人提出,重复的FRB会不会是外星人发的?比如哈佛天文学家勒布认为我们不能排除外星人的解释。但换个角度,外星人需要多少能量才能在如此遥远的距离上发送如此强烈的信号?所以外星人不在FRB的可能性答案上。

另外FRB之所以成为当代天体物理学最欢迎的未解之谜之一,最终目标是使用 FRB 绘制整个宇宙的物质图。但FRB仍然迷雾重重,估计未来很长时间依旧是宇宙中最令人生畏的奥秘。返回搜狐,查看更多

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