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  • 快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    根据报道,一组神秘的、被称为“快速射电暴”的天文现象已经被解密。但尽管如此,有证据证明那些分析(与根据分析得出的结论)是错误的。一个新的研究提供的数据表明,部分“快速射电暴”现象是可重复的。这不仅代表我们有全面理解这一现象的可能,也说明了之前的实验中被吹捧的答案在新的数据的产生之时不再成立。下面我们要讲述的是什么是“快速射电暴”,以及我们已经研究出的结论。

    快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    插图引用:德纳·贝里/NASA 中子星的爆发和辐射过程

    2007年,世界上最大的可操纵射电望远镜之一澳大利亚的帕克斯射电望远镜发现了一个不同寻常的信号。这个不确定的信号有巨大的能量,持续的时间只有一秒的几千分之一。当你用其他的望远镜去看它的时候,你是什么也检测不到的。你检测不到视觉信号,检测不到后续信号,还检测不到γ射线和红外线——真的是什么也没有。

    快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    那次观察之后过了九年,其他如同阿雷西沃的大型射电望远镜也偶然发现过他们。但是在这么长的时间里,没有线索告诉我们这个信号是什么,也没有线索告诉我们它们是如何从大气中起源的——是来自银河系中的恒星(或是外星人)?还是来自宇宙更深更远的地方?

    快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    图片引用:伊恩·萨顿 图源帕克斯射电望远镜。

    有消息称这个谜团已经被一个团队解开了。这个团队声称他们发现射电爆发的来源是一个星系。在帕克斯射电望远镜观察到的快速射电暴几小时后,另一个设备(平方千米[射电望远镜]阵)可以观测到一个很弱的无线电讯号。根据推测,这个团队认为他们观察到了一个射电爆发的现象,于是做了一个三角测量证实了它在天空中的起源。团队发现这个位置和大约六十亿光年以外的一个巨大椭圆形星系重合。

    快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    由于椭圆形的巨大星系多半是由诞生时间早的红星和以中子星与黑洞为代表的恒星遗存组成,所以他们假设速度如此之大、力度如此之强、释放能量如此之多的现象可能来自于这些物质中的一种或两种的崩坏。如果这个假设是成立的,我们就可以得到很多信息。特别地,这些信号可以用来测量银河间介质中电离正常的物质的量。这样就可以解决一部分关于宇宙中那些我们只研究到理论层面而非被观察到的(重子的)暗物质的问题。

    快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    图片引用:亚历克斯·切尔尼。图片来自进行后续实验的澳大利亚望远镜致密数组

    但是在我们可以为谜团的解开而皆大欢喜之前,一个做得很细致的数据重新分析显示,之前用来确认(并进行三角测量)快速射电暴的微弱无线电讯号可能是一种完全不同的现象:它有可能是由活动星系核发出的,因为在遥远星系核心处的超大质量黑洞显示出低的无线电发射基线和偶尔的耀斑会使它们的亮度会暂时增加。哈佛大学的伊多·博杰和彼得·威廉姆斯的观察显示,这种低的无线电发射基线依然存在于主星系中。这意味着之前的结果只是一种巧合,那个关于快速射电暴的谜团根本就没有解开。

    快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    口径为305米的阿雷西博射电望远镜和它的无线电接收器悬空支撑平台在繁星点点的夜空中显示出来。

    几乎在这份工作完成的同一时间,麦吉尔大学的一个毕业生保罗·肖尔茨在过滤阿雷西博的无线电讯号的时候,发现了一件有趣的事情。肖尔茨表示:“我当时就意识到,这个发现在快速射电暴的研究中有重要地位。一共有十个和快速射电暴相关的数据,但是让我们意识到它们的不同点的是,这居然是重复的信号,而不是我们想的只会发生一次的事情!尽管这个事实是由同一个设备观测到的,事件的重复性和数据的充分性使我们可以测量这些射电暴的扩散。虽然我们现在不能精准地为它们定位,我们也能够根据这个射电暴的扩散范围推测出它们来自于银河系之外。”论文的第一作者罗拉·斯皮特勒表示:“这些射电暴不仅具有重复性,而且它们的亮度和颜色范围也与其他射电暴不同。”

    快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    最初发现的“1号射电暴”以及其他10个新的快速射电暴被发现。资源: FRB 121102这些爆发有着无线电观测频率的功能,所有被观测到的信号的频率都被记录在对应位置的上面。此为《自然》杂志论文的图二。

    这个研究的结论并不意味着巨大、坍塌的物体的随意融合,相反,它意味着一颗中子星早期的进化的放射的解答。如果想得到十分确定的答案,中子星的位置就需要确定下来——那是需要很多射电望远镜才能办成的事情。科学家们带着快速射电暴的谜团可以被解开的希望,策划了后续的观察和研究。

    快速射电暴加深的奥秘:爆发的重复性

    此研究的合作伙伴詹森·海赛尔说:“当我们精准地定位了天空中重复的射电暴的准确位置,我们便可以架起望远镜,寻找区别以确定那里是否存在星系。找到发射射电暴的主星系是这个研究中很重要的一环。”如果这个团队可以判定中子星的位置,很多问题也就可以随之解决。那样,科学家不仅可以知道快速射电暴的来源以及重复的信号是否来自与只出现一次的信号的不同的物质,而且或许还可以发现有关这一研究的新问题。

    参考资料

    1.维基百科全书

    2.天文学名词

    3.欧路词典-柿原春茶- forbes

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