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天文学家探测到无线电波有规律的节国见鹤奏,其来源不明

天文学与空间 2022-01-11 00:02:12

麻省理工学院朱棣文教授 如图所示,编钟由四个大天线组成,每个天线的大小和形状都和滑雪板半管差不多,并且没有活动部件

不是旋转聚焦在天空的不同部分,而是凝视着整个天空,寻找宇宙中快速的无线电脉冲源

信用:编钟合作 一组天文学家,包括麻省理工学院的研究人员,发现了一种奇怪的、重复的快速射电爆发的节奏,这种爆发来自我们银河系以外的一个未知来源,距离我们5亿光年

快速射电爆发,或称FRBs,是短而强烈的无线电波闪光,被认为是微小、遥远、密度极高的物体的产物,尽管这些物体到底是什么,在天体物理学中是一个长期的谜

FRB通常持续几毫秒,在此期间它们可以胜过整个星系

自从2007年观测到第一次射电爆发以来,天文学家已经记录了100多次快速射电爆发,这些爆发来自我们银河系以外宇宙中分散的遥远源

在大多数情况下,这些探测是一次性的,在完全消失之前会短暂闪烁

在少数情况下,天文学家多次观察到来自同一来源的快速射电爆发,尽管没有可辨别的模式

这个新的FRB源,团队已经将其编目为FRB 180916

J0158+65,是第一个产生周期性或循环模式的快速无线电脉冲群

这种模式从一个嘈杂的四天窗口开始,在此期间,辐射源发出随机的无线电波脉冲,然后是12天的无线电静默期

天文学家观察到,这种16天的快速射电爆发模式在500天的观测中不断重复出现

麻省理工学院卡弗利天体物理和空间研究所物理学助理教授伊藤·马苏说:“我们现在报道的这个联邦储备局就像钟表一样准确。”

“这是我们从这些来源中看到的最确定的模式

这是一个很大的线索,我们可以用它来开始寻找造成这些明亮闪光的物理原因,没有人真正理解

" 马苏是加拿大氢强度绘图实验的成员,该实验是由不列颠哥伦比亚大学、麦吉尔大学、多伦多大学和加拿大国家研究委员会领导的一个由50多名科学家组成的小组,该小组操作和分析来自加拿大氢强度绘图实验的数据,或者说是加拿大氢强度绘图实验,加拿大氢强度绘图实验是不列颠哥伦比亚的一个射电望远镜,它是第一个接收新的周期性FRB源信号的望远镜

英国皇家天文学会/英国皇家天文学会的合作今天在《自然》杂志上公布了新观察的细节

无线电视野 2017年,在不列颠哥伦比亚省的自治领射电天体物理观测站建立了编钟,在那里它迅速开始探测来自宇宙中距离地球数十亿光年的星系的快速射电爆发

编钟由四个大天线组成,每个天线的大小和形状都和滑雪板半管差不多,并且没有活动部件

CHIME没有旋转聚焦在天空的不同部分,而是盯着整个天空,使用数字信号处理来精确定位传入无线电波的空间区域。

从2018年9月到2020年2月,编钟从一个单一的来源,FRB 180916中挑选出38个快速无线电脉冲

J0158+65,天文学家将其追踪到距离地球5亿光年的一个巨大螺旋星系外围的恒星搅动区域

该来源是迄今为止编钟探测到的最活跃的FRB来源,直到最近它还是离地球最近的FRB来源

随着研究人员绘制出38次爆发中每一次的时间图,一种模式开始出现:一次或两次爆发将在四天内发生,接下来的12天没有任何爆发,之后模式会重复

这个16天的周期在他们观察源头的500天里一次又一次地发生

“这些周期性爆发是我们以前从未见过的,这是天体物理学中的一个新现象,”马苏说

循环场景 尽管研究小组在他们的新论文中探索了一些想法,但这种新的河外节奏背后到底是什么现象还是一个大未知数

一种可能性是,周期性爆发可能来自一个单一的致密物体,如中子星,它既旋转又摆动——这是一种被称为进动的天体物理现象

假设无线电波是从物体上的一个固定位置发出的,如果物体沿着一个轴旋转,并且该轴每16天中只有4天指向地球的方向,那么我们将观察到无线电波是周期性的爆发

另一种可能性涉及一个双星系统,比如一颗中子星围绕另一颗中子星或黑洞运行

如果第一颗中子星发射无线电波,并且在一个偏心轨道上,使它短暂地靠近第二个物体,两个物体之间的潮汐可能足够强大,足以导致第一颗中子星在摆动离开之前短暂地变形和爆炸

当中子星沿其轨道回转时,这种模式会重复出现

研究人员考虑了第三种情况,包括围绕中心恒星的无线电发射源

如果恒星发出风或气体云,那么每当源穿过云时,来自云的气体会周期性地放大源的无线电辐射

“也许辐射源总是发出这些脉冲,但我们只有在穿过这些云时才能看到它们,因为云就像一个透镜,”马苏说

也许最令人兴奋的可能性是这种想法,即这种新的FRB,甚至那些不是周期性的,甚至不是重复的,可能源于磁星——一种被认为具有极强磁场的中子星

磁星的细节仍然有点神秘,但是天文学家观察到它们偶尔会释放出大量的电磁辐射,包括无线电波段的能量

“人们一直在研究如何让这些磁星发出快速的射电爆发,我们观察到的这种周期性后来被运用到这些模型中,以找出这一切是如何结合在一起的,”马苏说

最近,同一个小组做了一项新的观察,支持磁星实际上可能是快速射电爆发的一个可行来源的观点

4月下旬,编钟接收到一个看起来像是快速无线电脉冲的信号,来自一颗距离地球约30,000光年的闪亮磁星

如果这一信号得到证实,这将是在我们自己的星系中发现的第一个FRB,也是磁星作为这些神秘宇宙火花来源的最令人信服的证据

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