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  • 最神奇的宇宙信号,来自那里?

    2007年,天文学家发明了一种延续时间只要几毫秒的高能天体物理征象——疾速射电暴(FRB)。10多年来,它的泉源众口纷纭,以至越发神奇。发表于《天然》的最新研讨,初次明白了FRB的一个泉源——本年4月,两个天文台离别视察到了银河系内一颗磁陀星的射电爆,这表明磁陀星最少是部份FRB的泉源。本文来自微信民众号:全球科学(ID:huanqiukexue),作者:娜迪亚·德雷克(Nadia Drake),翻译:樊亦非,审校:吴非,题图来自:影戏《异次元骇客》

    近来,天文学家们一直在监测着距地球3万光年处,一颗早已殒命的恒星残骸所发出的奇异高能辐射该天体属于“磁陀星”(magnetar),这是一种庞大的磁中子星。天文学家从中意外埠发明了仅仅延续几毫秒的猛烈射电波迸发。这也是迄今视察到的最为通亮的一次磁陀星迸发。

    上述射电波迸发虽然源于我们地点的银河系,但却与一种名为疾速射电暴(fast radio burst, FRB)的射电波闪变征象异常相似。FRB转瞬即逝,极为通亮。此前的视察纪录尚没法肯定它由什么物体发出,但它们都来自其他星系。现在的新发明肯定了这颗磁陀星是一次FRB的泉源,或许能够处理关于FRB劈头的最少一个谜题,只管答案大概会引向更多谜团。

    “这确实是一项打破,而不是滥用这个词。” 荷兰射电天文学研讨所和阿姆斯特丹大学的杰森·赫塞尔斯(Jason Hessels)说道。此次的效果不能一会儿处理一切关于FRB的问题,但能够使我们向这个目标迈出一大步。

    本年4月下旬,最少有两个射电天文台发明了那次射电暴。研讨团队将射电波追溯到一个高磁性中子星,也就是前文提到的那颗恒星的残骸。这颗位于银河系深处的殒命恒星名为SGR 1935 + 2154,质量是太阳的40~50倍。在约莫一周的时间内,它一直在向宇宙发射高能辐射。

    这是人类初次视察到陪伴云云大规模伽马射线的射电暴。由于此次射电暴既通亮又短暂,现在一些天文学家把它视为研讨数十亿光年之外FRB的绝佳模子。

    阿姆斯特丹大学的艾米丽·彼得罗夫(Emily Petroff)示意,即便云云,要使这类微小的联络越发明白,就须要清楚地评价该泉源与先前视察到的FRB有何差别。“正如研讨FRB那样,必需防止‘见树不见林’。我们须要忧郁的是,这个泉源只是个惯例。”

    捕获FRB

    十多年来,FRB一直是宇宙中最难明的谜团之一。这些射电波以光速行进,通常在宇宙穿越数十亿年以后才会被我们视察到。这意味着,开释这些射电波的天体必需异常壮大。到目前为止,视察到的一切迸发均来自悠远星系。关于此征象的劈头,天文学家多年来已提出了数十种假说,个中包含正在蒸发的黑洞、爆炸中的恒星、发作碰撞的庞大天体。固然,另有一些不太正派的猜测,以为这是外星人在传输的我们听不懂的信息。

    愈来愈雄厚的视察效果使假说越发完美。天文学家视察到一些重复性的迸发,这说明其泉源不管是什么,都不会在发生一次FRB后自毁。研讨团队将多台千里镜瞄准天空中的多个位置,入手下手了对射电暴的及时捕获。不久,好几次射电暴的宿主星系都被追溯到了。然则,纵然天文学家已网络了数百次迸发的数据,射电暴的劈头依然被疑云覆盖。

    彼得罗夫说:“我们每一次找到的新射电暴,都会与之前有所差别。我底本愿望每次找到一个新的时,它都能证明我们之前所相识到的一切学问,然则实际历来不是如许的!射电暴远比我们设想的多种多样,因而我们必需越发专注。”

    天文学家运用CHIME(加拿大氢强度测绘试验)射电千里镜初次发明了此次新迸发。这台位于加拿大西南部的千里镜,特地用来征采FRB。自2018岁终启用以来,已发明了数百个此类信号。此次新迸发出现在千里镜视野的外围,但由于其异常猛烈,依然能够被随意马虎视察到。

    最神奇的宇宙信号,来自那里?插图

    图片泉源:CHIME

    “这是一次来自磁陀星的异常通亮的射电暴。”多伦多大学的保罗·舒尔茨(Paul Scholz)说道,他在“天文学家电报”网站上向CHIME团队及时报导了本次迸发事宜。“这就是磁陀星与FRB之间的联络吗?有大概。”

    接到关照后,加州理工学院的天文学家对他们在迸发后时间段内网络的数据进行了开端搜检。他们的视察效果由位于加利福尼亚州和犹他州的三个射电天线配合网络,是STARE2(第2次瞬态天文射电发射视察)项目一部份,特地用于探测来自银河系内部的FRB。

    与CHIME差别,STARE2从正面捕获到了该事宜,这使研讨人员能够疾速盘算迸发的亮度。据他们预计,迸发假如发作在已知间隔近来的银河系外FRB处(约5亿光年外),那末从地球上依然很轻易被检测到。对加州理工学院的斯里尼瓦斯·库尔卡尼(Shrinivas Kulkarni)而言,此次迸发的亮度和毫秒级的延续时长,是其与FRB的决定性关联。

    STARE2项目标首席研讨员库尔卡尼示意,依据这些视察效果,“FRB的一个合理劈头,就是其他星系中的活泼磁陀星。假如我们守候得充足久,或许这个磁陀星以至将会发生更通亮的迸发。”

    第三个视察效果来自另一个运用了欧洲航天局的轨道INTEGRAL(国际伽马射线天体物理学试验室)视察台的团队,他们把射电暴与同时来自统一物体的X射线暴联络在一起,从而将其泉源肯定为磁陀星。在那以后,中国的500米口径球面射电千里镜(FAST)则探测到了SGR 1935 + 2154的另一次射电暴,此次迸发的泉源也指向磁陀星。库尔卡尼说:“我敢用一年的工资赌钱,就是这个泉源。”

    磁陀星迸发

    几年来,已有多种证据将磁陀星认定为形成FRB的“罪魁祸首”。这些中子星旋转得极为敏捷,并具有极为壮大的磁场,两者连系便能够发生庞大的辐射迸发。科学家还视察到,一些FRB具有猛烈而“歪曲”的极化征象。这表明它们劈头于或曾穿过强磁环境,比方这些殒命恒星的四周。

    但答案的全貌还没有发表。赫塞尔斯说:“很长一段时间以来,人们一直在辩驳说:‘然则我们从未见过银河系中的磁陀星有什么消息,它们的亮度以至都称不上通亮。既然云云,其他星系中的磁陀星怎样就能够呢?’”

    现在,有了这项新发明,天文学家正在细致研讨FRB和磁陀星之间的联络。“我不会说这就是终究的定论,或许这就是必不可少的中间环节,”彼得罗夫说,“但经由过程这项研讨,我们间隔找到银河系中天体与发生FRB的天体之间的联络更近了一步。”

    天文学家指出,只管此次迸发比从此前磁陀星中视察到的任何迸发都要通亮,但它的强度依然比大多半FRB弱几个数量级。研讨人员大概会起首发明较微小的迸发,这在意料之中,由于微小的迸发大概比异常通亮的迸发更多,正如细微的地动比大地动更频仍一样。较强的恒星耀发(flare)也大概发生较强的射电暴。虽然稀有,但有些磁陀星能够发生壮大的耀发,纵然隔着悠远的星际间隔,它们也能转变地球的电离层。赫塞尔斯说:“我很想晓得,假如我们捕获到了一次那样的巨型耀发,我们会看到堪比FRB那般通亮的迸发吗?”

    另一个未解的谜题是,FRB是不是能够具有多个差别的泉源?迄今为止,视察到的大多半迸发都是自力的事宜,但也有十几次有着神奇泉源的迸发是重复发作的。间隔我们近来(约有十亿光年)的重复性FRB被称为R3,每16天迸发一次。科学家疑心,R3的周期性运动与锁定在其引力范围内的其他物体有关。然则,磁星SGR 1935 + 2154好像没有任何相似的轨道火伴。

    赫塞尔斯说:“我愿望不仅只要一种FRB。我也愿望经由过程更深切的研讨,能够同时发明许多东西。”

    原文链接:https://www.scientificamerican.com/article/magnetic-star-radio-waves-could-solve-the-mystery-of-fast-radio-bursts/ 

    本文来自微信民众号:全球科学(ID:huanqiukexue),作者:娜迪亚·德雷克(Nadia Drake),翻译:樊亦非,审校:吴非                          

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