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中國(guó)天眼“看到”持續(xù)活躍快速射電暴

發(fā)布時(shí)間:2022-06-13 16:45:00來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)

 

  位于貴州的那口“大鍋”,最近又燉出了一鍋“好菜”。

  6月9日,《自然》發(fā)表了一項(xiàng)快速射電暴(FRB)方面的研究成果。在中國(guó)天眼(FAST)的加持下,中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)家天文臺(tái))等單位的研究人員發(fā)現(xiàn)了全球首例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴FRB 20190520B。

  這一發(fā)現(xiàn)引起天文學(xué)家的廣泛興趣。FAST首席科學(xué)家、國(guó)家天文臺(tái)研究員李菂表示:“FRB 20190520B有著非常奇特的特性,在國(guó)際天文界引起了廣泛關(guān)注,開(kāi)啟了一個(gè)新的熱點(diǎn)研究方向?!?/p>

  它的家在距離我們30億光年的矮星系

  快速射電暴是宇宙中一類(lèi)神秘的爆發(fā)現(xiàn)象,可以在一毫秒內(nèi)爆發(fā)出大約太陽(yáng)一年才能輻射出的能量。2007年被發(fā)現(xiàn)以來(lái),快速射電暴一直是天文學(xué)最前沿的研究方向之一。

  時(shí)間回到2019年。那時(shí),論文第一作者、國(guó)家天文臺(tái)牛晨輝博士在處理FAST觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn),5月20日的數(shù)據(jù)存在重復(fù)的高色散脈沖?!爱?dāng)時(shí)很激動(dòng),我們很快排除了這是脈沖星和射電干擾,確定了該脈沖來(lái)自一個(gè)新的快速射電暴?!迸3枯x說(shuō)。依照國(guó)際慣例,該快速射電暴被命名為FRB 20190520B。

  在后續(xù)觀測(cè)中,研究人員發(fā)現(xiàn)FRB 20190520B并不像其他快速射電暴閃爍一次便神龍見(jiàn)首不見(jiàn)尾,而是持續(xù)活躍,一直在閃耀。

  為找到這一快速射電暴的家,也就是其宿主星系,研究人員邀請(qǐng)美國(guó)甚大陣列望遠(yuǎn)鏡(VLA)加入了觀測(cè)。

  由于FAST提供的位置相對(duì)精確以及FRB 20190520B非?;钴S,研究人員在第一次的VLA觀測(cè)中就探測(cè)到了來(lái)自FRB 20190520B的爆發(fā),并發(fā)現(xiàn)了一顆與之對(duì)應(yīng)的致密的持續(xù)射電源。

  “這是第二例探測(cè)到伴隨有致密射電持續(xù)源的快速射電暴。”牛晨輝強(qiáng)調(diào)。但是,這個(gè)射電持續(xù)源的對(duì)應(yīng)體究竟是什么,研究人員依然未知。

  隨后,經(jīng)研究人員邀請(qǐng),美國(guó)帕洛瑪望遠(yuǎn)鏡和凱克望遠(yuǎn)鏡、加拿大-法國(guó)-夏威夷望遠(yuǎn)鏡和日本斯巴魯近紅外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡也加入觀測(cè)行列。

  “在綜合分析觀測(cè)數(shù)據(jù)后,我們確定FRB 20190520B的家是一個(gè)距離我們30億光年的貧金屬矮星系。”牛晨輝說(shuō)道。

  有望建立全新的快速射電暴演化圖景

  在得到宿主星系的信息后,研究人員推算出,F(xiàn)RB 20190520B宿主星系貢獻(xiàn)的色散值非常大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其他已知快速射電暴的對(duì)應(yīng)值。

  “色散是電磁波信號(hào)在介質(zhì)中傳播時(shí),與傳播路徑中的介質(zhì)相互作用,造成信號(hào)的高頻成分比低頻成分傳播快的現(xiàn)象。色散能夠記錄快速射電暴在傳播時(shí)走過(guò)的路?!迸3枯x解釋說(shuō),宿主星系貢獻(xiàn)的色散值非常大,意味著FRB 20190520B爆發(fā)源附近的電子密度很高、電磁環(huán)境非常復(fù)雜。

  另外,此次FAST發(fā)現(xiàn)的FRB 20190520B與美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡2016年發(fā)現(xiàn)的FRB 20121102A非常相似。二者都極為活躍,都擁有復(fù)雜的電磁環(huán)境。

  更重要的是,F(xiàn)RB 20190520B各方面的特征都更為極端。比如,F(xiàn)RB 20121102A只是存在爆發(fā)活躍期,但是FRB 20190520B從未停止爆發(fā),目前FAST已經(jīng)探測(cè)到了幾百次FRB 20190520B爆發(fā);同時(shí),F(xiàn)RB 20190520B的局部電子密度分布更加復(fù)雜。

  牛晨輝表示,綜合FAST的近期觀測(cè)數(shù)據(jù),F(xiàn)RB 20121102A和FRB 20190520B很可能代表了快速射電暴的演化早期階段,有望揭開(kāi)快速射電暴起源的神秘面紗。

  對(duì)此,快速射電暴領(lǐng)域創(chuàng)始人鄧肯·洛里默評(píng)價(jià)說(shuō):“基于FRB 20190520B這些特征及其持續(xù)射電源的存在,我認(rèn)為快速射電暴可能有不同的分類(lèi)。隨著快速射電暴樣本的持續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi),我們能夠撥開(kāi)快速射電暴神秘的面紗?!?/p>

  在李菂看來(lái),未來(lái)FAST的持續(xù)觀測(cè),特別是執(zhí)行“快速射電暴巡天”優(yōu)先重大項(xiàng)目,有望建立全新的快速射電暴演化圖景。(記者 陸成寬)

(責(zé)編: 常邦麗)

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