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出乎意料!宇宙之大无奇不有,科学技术再领我们探测神秘射电暴

来源:互联网添加时间:2020/05/19 点击:

多年来,天文学家一直在努力理解快速射电爆发的来源,这是来自我们星系之外的强大的分裂秒脉冲能量。在一个惊人的技术壮举中,天文学家终于成功地找到了一个一次性美国联邦制度理事会的星系起源,但它在太空中的意外位置表明科学家们需要回到画板上。

发表在《科学》杂志上的新研究描述了第一个将其定位到特定星系的单一美国联邦制度理事会。

“这是一个非常重要的结果,”麦吉尔大学的天文学家Shriharsh Tendulkar告诉天文在线,他没有参与这项新研究。“首先,从技术的角度来看,这是一个非常具有挑战性的任务,要找到一个非重复的快速射电暴,并在同一时间用同一台望远镜精确测量它的位置。”事实上,重复的FRB之前已经被定位到一个遥远的星系,这是由康奈尔大学领导的团队在2017年完成的壮举。但美国联邦制度理事会有两种类型:重复器和一次性器,后者更为常见,但由于其短暂性,在此之前无法精确定位。由澳大利亚国家望远镜中心联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的天文学家凯斯·班尼斯特领导的一个小组,目前是第一个定位单一、非重复FRB星系起源的小组。

2007年首次探测到的快速射电暴至今仍是一个鲜为人知的天文现象。顾名思义,这些脉冲速度很快,持续时间只有几毫秒;它们存在于无线电频谱中;它们非常强大,很久以前就起源于遥远的星系。天文学家只能猜它的来源,目前流行的理论包括具有强磁场的中子星(磁星)、暗物质、黑洞、超新星,甚至外星文明的活动。

定位快速重复器的过程相对简单,因为它们发生在空间的同一点。然而,用多个天文台来三角测量非中继器的位置要困难得多,因为天文学家无法预测下一个中继器可能出现在哪里。为了确定非中继器的位置,班尼斯特的团队开发了一种新方法,使他们能够在探测到爆炸后不到一秒的时间内冻结并保存天文数据。

澳大利亚联邦科学与工业研究组织在西澳大利亚的澳大利亚平方公里阵列探路者(ASKAP)射电望远镜是实现这一功能的一个重要工具,它由多个碟形天线组成。澳大利亚平方公里阵列探路者探测到了一颗名为FRB 180924的恒星,研究小组发现它来自36亿光年之外的一个名为DES J214425.25-405400.81的星系外部区域。他们能够利用FRB到达每个碟形天线的距离略有不同,到达的时间也略有不同这一事实来确定它的位置。

“从这些微小的时间差异在1000000000其次,我们确定的一小部分破裂的主星系甚至准确的起点,13000光年的银河星系的中心的郊区,”亚当·戴勒解释说,他是这项研究的合作者之一,斯文本科技大学的天文学家,在澳大利亚联邦科学与工业研究组织新闻稿。班尼斯特是这样描述这一成就的:“如果我们站在月球上,以这样的精度俯视地球,我们不仅能知道爆炸来自哪个城市,还能知道爆炸的邮政编码,甚至能知道爆炸发生在哪个街区。”

随后,位于智利的欧洲南方天文台的甚大望远镜对该星系进行了进一步的研究,夏威夷的凯克望远镜和智利的双子南方望远镜测量了该星系与地球的距离。这三架望远镜是世界上最大的三架光学望远镜。“我认为最值得注意的是,对于一个单一的、一次性的射电脉冲,他们已经设法捕获了如此多的深入信息,”来自荷兰射电天文研究所的天文学家艾米丽·彼得罗夫(Emily Petroff)告诉天文在线。“他们不仅能够精确地确定爆炸来自星系,而且还能够测量爆炸源周围环境的磁场。”

这一成就现在正威胁着推翻假定存在FRB的环境的原有概念。如前所述,FRB 180924来自其星系的外围。唯一一个本地化的FRB, 2017年的中继器,来自一个致密恒星形成区域的矮星系。自然,天文学家认为这种动态的、动荡的环境促成了FRB的出现,但在一个与我们银河系大小差不多的大星系中发现了FRB 180924,而且在一个恒星形成实际上已经停止的区域。彼得罗夫说,这两个星系“完全不同”,而这个新结果“给我们的问题比答案更多”。但是“至少我们知道澳大利亚平方公里阵列探路者可以从一次性脉冲中定位FRB,所以希望我们能很快从更多的局部脉冲中得到答案,”她说。

Tendulkar告诉天文在线:“天文学家设想的来自年轻磁星(强磁化的中子星)的重复FRB模型根本不适用于这种非重复的FRB。”“在一个有着古老恒星的巨大星系的外围发现一个年轻的磁星,就像在撒哈拉沙漠中发现一条鲸鱼。当然,这个领域还处于非常早期的阶段,但这可能意味着重复和非重复FRB来自完全不同的起源。正如佩特罗夫和泰杜尔卡所指出的,这个结果带来的问题比答案更多。但这是好!天文学家们现在有了更多的探索途径,尽管有些出乎意料,但这些途径可能最终会把我们引向真理。