出乎意料！宇宙之大無奇不有，科學技術再領我們探測神秘射電暴
2023-04-01 03:55:37
多年來，天文學家一直試圖了解快速射電爆發的來源，這是來自銀河系外的強有力的瞬間脈衝能量。在一項令人驚嘆的技術壯舉中，天文學家終於成功地找到了美國聯邦系統委員會的一次性星系的起源，但它在太空中的意外位置表明科學家需要回到繪圖板。
藝術家對單一快速無線電波爆發的概念以及它是如何被發現的。
攝影:學術研究組織/安德魯·豪威爾斯教授
發表在《科學》雜誌上的新研究描述了第一個將它定位在特定星系的美國聯邦系統委員會。
「這是一個非常重要的結果，」麥吉爾大學的天文學家施萊什·坦杜爾卡告訴天文學在線，他沒有參與新的研究。「首先，從技術角度來看，找到一個不重複的快速射電爆發並同時用同一臺望遠鏡精確測量其位置是一項非常具有挑戰性的任務。」事實上，重複的FRB已經位於一個遙遠的星系中，這一壯舉是由康奈爾大學領導的團隊在2017年完成的。然而，美國聯邦系統委員會有兩種類型:中繼器和一次性設備。後者更常見，但由於持續時間短，以前無法準確定位。由澳大利亞國家望遠鏡中心的大英國協科學和工業研究組織的天文學家基思·班尼斯特領導的一個小組目前是第一個確定單個非重複FRB星系起源的小組。
澳大利亞平方公裡陣列射電望遠鏡。
照片:澳大利亞聯邦科學和工業研究組織/阿歷克斯·查
2007年首次發現的快速射電爆發仍然是一個鮮為人知的天文現象。顧名思義，這些脈衝非常快，只持續幾毫秒。它們存在於無線電頻譜中；它們非常強大，很久以前就起源於遙遠的星系。天文學家只能猜測它的起源。目前流行的理論包括具有強磁場的中子星(磁星)、暗物質、黑洞、超新星，甚至外星文明的活動。
定位快速中繼器的過程相對簡單，因為它們出現在空之間的同一點。然而，用多個觀測站三角測量非中繼器的位置要困難得多，因為天文學家無法預測下一個中繼器可能出現在哪裡。為了找到非重複者，班尼斯特的團隊開發了一種新方法，在探測到爆炸後不到一秒鐘的時間內凍結並保存天文數據。
西澳大利亞澳大利亞聯邦科學和工業研究組織的澳大利亞平方公裡陣列探路者(ASKAP)射電望遠鏡是實現這一功能的重要工具。它由多個碟形天線組成。澳大利亞的平方公裡陣列探路者探測到一顆名為FRB 180924的恆星。該小組發現它來自銀河系的一個叫做DES J 214425.24054008136億光年以外的區域。他們可以利用FRB與每個碟形天線的距離略有不同以及到達時間略有不同的事實來確定其位置。
「從100萬到200萬的微小時差中，我們已經確定破裂的主星系的一小部分甚至是確切的起點，在13000光年之外的銀河系中心的郊區，」亞當·戴爾解釋說，他是這項研究的合作者之一，是《聖經》科學與技術大學的天文學家，在澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的一份新聞稿中說道。班尼斯特這樣描述這一成就:「如果我們站在月球上，如此精確地俯視地球，我們不僅能知道爆炸來自哪個城市，還能知道爆炸的郵政編碼，甚至知道爆炸發生在哪個街區。」
隨後，位於智利的歐洲南方天文臺的超大型望遠鏡對該星系進行了進一步研究。夏威夷的凱克望遠鏡和智利的雙子座南方望遠鏡測量了銀河系和地球之間的距離。這三架望遠鏡是世界上最大的三架光學望遠鏡。荷蘭射電天文學研究所的天文學家艾米麗·彼得羅夫在接受《天文學在線》採訪時表示:「我認為最值得注意的是，他們成功地捕捉到了單次、一次性射電脈衝的大量深度信息。」。「他們不僅能從星系中準確地確定爆炸的起源，還能測量爆炸源周圍環境的磁場。」
這一成就現在正威脅著要推翻最初的環境概念，即FRB應該存在的環境。如前所述，FRB 180924來自其星系的外圍。唯一本地化的FRB，2017年的中繼器，來自緻密恆星形成區的矮星系。自然地，天文學家認為這種動態和動蕩的環境促成了FRB的出現，但FRB 180924是在一個大星系中發現的，這個大星系大約有我們銀河系那麼大，而且在一個區域內恆星的形成實際上已經停止了。彼得羅夫說這兩個星系「完全不同」，新的結果「給了我們更多的問題而不是答案」但是「至少我們知道，澳大利亞平方公裡陣列探路者可以通過一次性脈衝來定位FRB，所以希望我們能很快從更多的本地脈衝中得到答案，」她說。
Tendulkar告訴《天文學在線》:「天文學家從年輕的磁星(強磁化中子星)中所設想的重複的FRB模型根本不適用於這種不重複的FRB。」「在一個擁有古老恆星的巨大星系外發現一顆年輕的磁性恆星，就像在撒哈拉沙漠發現一條鯨魚一樣。當然，這一領域仍處於非常早期的階段，但這可能意味著重複性和非重複性FRB來自完全不同的來源。正如彼得羅夫和特德卡指出的，這個結果提出的問題多於答案。但這很好！天文學家現在有更多的方法去探索。雖然有些是意想不到的，但這些方法最終會把我們引向真理。
喬治·德沃斯基
小籠包
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