• 2022-09-23 09:49:06
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  • 54天82小时,科学家使用我国"天眼"(FAST)给银河系外一个继续时刻仅有十几秒的"奥妙信号"——快速射电暴(FRB) 20201124A拍了一个"大片"。相关研讨效果9月22日宣布于《天然》。

    快速射电暴几毫秒内瞬间迸发的无线电波段的能量,相当于全球总发电量累计几百亿年的总和。自2007年初次发现以来,科学家迄今已发现上千个此类事情。但它们的来历终究是什么,答案并不十分确认。

    科学家对这个河外信号的近2000次迸发进行了动态监测,取得多个世界初次重要发现。"咱们发现,它来自一个宿主星系的恒星不那么密布的当地,那里的磁场改动十分激烈。"论文通讯作者、北京大学教授、中科院国家地理台研讨员李柯伽告知《我国科学报》。

    "用我国自主研发的世界一流的‘天眼’望远镜,首先看到其他人没有看到的新现象,这很激动人心,也是科学发现的魅力地点。"论文一起通讯作者、中科院国家地理台研讨员朱炜玮说,他很侥幸自2017年起就参加了FAST前期调试作业,并在大设备建成后参加相关研讨。

    同一天,该论文一起作者、南京大学地理学系教授王发印还在宣布于《天然—通讯》的另一项研讨中对此次调查效果进行了数据建模,在磁星(一类磁场极强的中子星)之外,为快速射电暴的"双星来历"潜在动力来历供给了依据。

    捕捉奇特现象

    FRB 20201124A是2020年加拿大氢强度测绘试验(CHIME)望远镜发现的一个河外信号。

    "这个大视场望远镜很长于捉住新的快速射电暴,发现这个信号活泼之后,咱们立刻开端跟进。"朱炜玮告知《我国科学报》,这是地理学世界协作和信息同享的一个事例。正如最近中科院国家地理台副研讨员王培等使用FAST发现另一个快速射电暴FRB 20121102A重复呈现并在《地理学简报》上与世界同行同享相同,这样做可以让全世界的地理学家第一时刻跟进活泼的天体,捉住新的现象。

    从2021年4月1日到6月11日的两个多月时刻里,科学家使用FAST对FRB 20201124A打开每天一小时的继续观测。

    "就像拍电影相同,经过无线电的方法,观看它的物理演化。"论文一起通讯作者、美国内华达大学拉斯维加斯分校教授张冰说,跟着地球自转和公转,在这两个多月里,观测时刻从最开端的下午4点渐渐移到上午,终究一次观测则是早上6点钟。

    据介绍,核算观测时刻并不难,只要在核算机上"按模型跑两次就行"。杂乱的是剖析和处理在此过程中获取的许多数据——54天82小时观测的1863个迸发的动态脉冲信号。如此高频度的迸发率也使该事情成为最活泼的几个重复暴之一。为了解这些数据终究阐明晰什么,研讨者需求开发新的理论模型。

    "稿件是本年7月接纳的,比较观测的两个多月,曩昔一年半里咱们大部分时刻是在剖析取得的数据能给咱们什么信息。"李柯伽说。

    让研讨者欢喜的是,他们终究调查到许多世界上未曾发现的快速射电暴现象。

    这包含初次发现了法拉第旋转量的奇特演化行为,即在前36天里法拉第旋转呈现了无规则的短时标演化,而在随后的18天里简直不变;初次发现了快速射电暴的猝灭现象,即从坚持高迸发状况到在72小时内忽然平息;初次探测到与之前一切快速射电暴都显着不同的高圆偏振度脉冲,其最高值万事娱乐到达了75%;还初次测到了偏振度跟着电磁波波长振动的现象。

    "这些现象都阐明,在FRB 20201124A周围1个地理单位(即太阳到地球的间隔)的环境,是十分杂乱且在动态演化着的。"李柯伽说。

    他向《我国科学报》解说,法拉第旋转量可以用于了解环境中的磁场强度,其观测到的改动阐明晰该快速射电暴周围的磁场环境发生了剧烈改动。一起,经过偏振振动现象,他们以为其周围的磁场到达了高斯量级以上。

    窥视来历奥妙

    此次研讨还经过世界协作使中西望远镜"双剑合璧",在无线电波段和光学波段上优势互补,为快速射电暴或许发生的宿主环境和理论机制供给了新的依据。

    "在对FRB 20201124A的观测中,咱们还使用坐落美国夏威夷的凯克10米光学望远镜观测了它的宿主星系,初次分辨出宿主星系的结构,提醒了它周围几百光年标准上的星系环境。"该论文一起通讯作者、北京大学教授东苏勃对《我国科学报》说。

    据介绍,研讨团队使用光谱观测确认了宿主星系的准确红移,据此预算它间隔地球约15亿光年。因为大气湍流的影响,要看清如此悠远的宿主星系并非易事,之前的图画只能看到含糊的一团,而无法区分其间任何结构。经过与美国艾奥瓦大学教授傅海等地理学家打开世界协作,选用装有先进激光导星的自适应光学技能的凯克望远镜,研讨团队克服了晦气影响,初次拍到该宿主星系的明晰图画。

    "这是一个约银河系标准巨细的、富金属的棒旋星系。"论文一起作者、北京大学博士陈平向《我国科学报》介绍,所谓的"棒旋星系",是指恒星组成的一个"棒状"结构穿过星系中心的旋涡星系。研讨发现,此次研讨的快速射电暴来历不在"棒"上,也不在"旋涡"的旋臂上,而是处于旋臂之间、间隔星系中心中等间隔,坐落星系盘上恒星密度比较低的区域。

    了解宿主星系的结构和快速射电暴周围的星系环境有什么科学含义呢?

    曾经科学家拍摄到的重复性快速射电暴的宿主星系,无论是来自比银河系小得多的矮星系,仍是类似于银河系的旋涡星系,快速射电暴大都坐落许多年青恒星的密布诞生地邻近。为此,有科学家提出假说以为,快速射电暴或许与大质量恒星极点爆破导致的超亮超新星或伽马射线暴后构成的年青磁星有关。

    "但咱们的研讨标明,此次重复暴事情处在一个比较一般的星系环境里。"东苏勃说,这意味着这个重复暴的星系环境不支持上述假说。

    在宣布于《天然—通讯》的研讨中,王发印与协作者根据观测数据对FRB 20201124A的潜在动力来历进行了建模剖析。

    迄今,科学家树立的快速射电暴来历的模型已有60多个,如磁星、中子星并合或中子星和小行星磕碰等。2020年,中外科学家初次确认银河系内的快速射电暴FRB 200428来历于磁星;但大多数快速射电暴来自银河系外,它们的来历仍未得到验证。

    王发印和协作者剖析发现,FRB 20201124A周围环境奉献的法拉第旋转会改动符号,标明其周围的磁场改动了方向bt游戏下载,该现象与银河系内PSR B1259-63/LS 2883双星类似。"这标明,它或许来自一个磁星和Be星(光谱中有显着的氢发射线的B型恒星)组成的双星体系。"他对《我国科学报》说。

    他们还发现,该事情是第一个具有圆偏振和继续时刻最长的重复快速射电暴。"一般射电暴均匀时刻只要几毫秒,这次可以到达15毫秒左右,高出一个量级。"王发印比照说,这或许是因为快速射电暴的辐射穿过Be星盘时,与盘上的电子发生的散射导致快速射电暴的继续时刻变长。此外,其法拉第旋转量存在显着改动,并伴有退偏振现象,这或许是因为盘上物质和磁场不均匀,导致不同视野方向的法拉第旋转值不同而发生的。

    据介绍,该模型可以解说最新发现的其他3个快速射电暴的法拉第旋转演化(FRB 190520B、FRB 180916和FRB 220529)。"这个模型对一部分快速射电暴或许来历于双星体系给出了强有力的依据,对这个范畴有十分重要的价值。"一位审稿人点评说。

    向本相迫临

    2007年第一个快速射电暴被发现今后,曾有科学家预算,每10年才干看到一个射电暴。但曩昔几年,大视场望远镜体系性、大规模的开展使得这个研讨范畴的改动日新月异,全球已宣布的快速射电暴已有数百个,已发现的实际上现已到达上千个。

    "得益于FAST 这个大国重器,曩昔几年,我国科学家在快速射电暴研讨范畴不断取得新的发现,一向活泼在世界前沿。"朱炜玮说。

    不过,他表明,还有许多问题等候答复。例如FRB的来历终究是什么?为何会发生如此多的迸发现象?这需求将地理调查和理论建模相结合,不断发现新的现象和或许性,一步步迫临本相。

    为完成这个方针,李柯伽表明,除了FAST外,"慧眼"硬X射线空间望远镜、"天籁"望远镜试验阵列等基础设施将逐渐处理地理观测中多波段观测才能缺乏的问题。"等待咱们这近百人的协作团队可以依托FAST,牵引更多世界联合观测,在未来几年产出更多重要效果,找到真实来历,为了解这种剧烈天体物理现象作出奉献。"他说。

    王发印则主张加强快速射电暴研讨人才的培育。他告知记者,现在这一范畴大多数研讨者是从脉冲星研讨转过来的,人才队伍全体力气依然缺乏。

    相关论文信息:

    https://doi.org/10.1038/s41586-022-05071-8

    https://doi.org/10.1038/s41467-022-31923-y

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