深空中的双峰快速电波爆发,47天内共1652次

发布单位:台北市立天文科学教育馆

The green circle marks the source of FRB 121102.
绿色圆圈标记了FRB 121102源。

  快速电波爆发(Fast Radio Burst,简称FRB)是宇宙中最大的谜团之一,FRB在2007年首次被发现以来,无数天文学家将目光转向FRB,希望以它为线索揭开更多宇宙的奥秘,14日在《自然》期刊发表的一篇论文中,中国科学家李菂(拼音:dì,注音:ㄉ一ˋ )领衔的国际研究团队用500米口径球面无线电望远镜(FAST)发现了1652次FRB,超过了以往所有文献记载的数量总和,此次观测成果,或许能改变天文学家探索FRB的方式。

  2007年,FRB首次被发现时,天文学家对它可能是什么完全一无所知,从未有任何理论预言过FRB的存在,这种来自宇宙深处的爆发可以在几毫秒内闪现又消失,每一例FRB释放的能量都相当于太阳一年释放出的能量之和。每天都会有多个FRB从各个方向向着地球袭来,但它们大多难以捉摸。

  天文学家争先恐后地提出各种想法,从旋转中子星的巨型磁暴,甚至到宇宙大爆炸遗留的宇宙弦理论,解释FRB的理论五花八门。一个国际研究团队在《自然》期刊上登载了有史以来最大的FRB数据集,他们共探测了1652次FRB,超过了以往所有文献记载次数的总和,所有这些短暂而明亮的爆发都来自30亿光年外一个矮星系中的一个FRB源,除了显着增加目前已知的FRB总数以外,此次观测到的FRB能量分布范围也非常大。

  直到2016年,天文学家才发现第一个重复的FRB源,并将其命名为FRB 121102,统计规律表明,不断增长的FRB记录中大约有20%会重复出现,研究人员对这些重复发生的FRB源进行观测,期望能获得更多细节,其中,FRB 121102则是迄今为止被研究得最透彻的FRB源,它位于一个年轻恒星正在形成的星系。

  论文第一作者兼FAST首席科学家李菂表示,由于FAST前所未有的灵敏度,它能捕捉到其他望远镜无法观测的低能量脉冲,当该团队在FAST调试阶段时,他们发现FRB 121102正处于活跃期,时常发出明亮的脉冲,因此,他们决定每天抽出一小时来观测它。结果证明,爆发比预期的还要密集,有时大约每30秒就有一次FRB发生,从2019年8月29日到10月29日,他们用了59.5小时的观测时间,共检测到了1652次FRB。

  本次发现的1652个FRB分为两种:一种能量较高、一种能量较低,首次FRB的发现人之一、该论文的合著者、美国西维吉尼亚大学的天文学家邓肯·洛里默(Duncan Lorimer)表示,这可能是由两种不同的物理机制导致的;然而,目前尚不清楚这些机制是什么。即便如此,因为这些FRB释放出的能量如此之高,总能量达到了一颗磁星(一种磁场极强的中子星)可用能量的3.8%,并且没有表现出任何较短的周期性,李菂认为,他的团队已经基本排除了FRB 121102来自一个孤立致密天体的可能性。

  FAST将会持续监测FRB 121102,同时调查其他的重复源,他还透露团队正在研究一个尚未公开的源,比FRB 121102更剧烈,要取得进一步的突破,需要全球多个望远镜在不同波段共同努力——也包括对微中子和重力波的观测。洛里默也表示,尽管我们已经观测到了很多FRB的现象,但其理论仍然很不成熟,下一步是尽可能地确定下这些源所在的星系,并发现更多的剧烈重复型FRB,科学家们可能很快就能解开FRB的形成之谜,并为研究这种充斥在整个宇宙中的高能、短期天文物理现象,打开一扇崭新的窗口。(编译/台北天文馆技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

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