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来自太空深处的奇异射电暴
查字典地理网 来源|2019-07-01 发表|教学分类:地理科普

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     很久以前,在一个遥远的星系里,某个神秘的天体向宇宙发射了一次射电暴。去年9月,澳大利亚内陆西部的一个射电望远镜阵列捕捉到了这个强劲的“脉搏”。尽管这个信号只持续了几毫秒,科学家们还是追踪到了这场射电暴的源头:位于天鹤座方向、远在36亿光年左右的一个星系。科学家根据发现日期,将其编号为FRB 180924。

过去十年左右,天文学家已经发现了数百次这类宇宙“脉搏”,但他们发现单次射电暴并随后确定其来源,却是第一次。一般而言,确定这类快速射电暴(FRB)的来源,有助于科学家进一步缩小对这种极强爆炸产生机制的猜测范围。近日,该研究发表在了《科学》期刊上。

该研究的作者、澳大利亚联邦科工组织的Keith Bannister称:“定位至关重要。希望以后的几次定位,能够让我们了解这一现象有多么多元化。这对理论学者们理解其原理非常有帮助。”

然而,截至目前,这次新的观测结果却让谜题愈加扑朔迷离。

射电暴领域顶级专家之一、荷兰阿姆斯特丹大学的Emily Petroff称:“我不知道我们距离解开射电暴真相的谜团是否更近一步,但是这项研究却让我们对射电暴的全貌有了更完整的了解。”

爆炸得好

快速射电暴首次被科学家发现是在大约10年前。当时,美国西弗吉尼亚大学的天文学家Duncan Lorimer在澳大利亚帕克斯天文台搜集的数据中发现,无线电波有一个短暂的爆发。当时,一些天文学家质疑这个爆发的来源,因为它十分强烈,而且似乎来自非常遥远的地方,很多天文学家推测这只是星系间奇异现象的一个普通信号而已。

但随后出现了更多次爆发,其中一些还被不同的望远镜所发现。于是,天文学家开始认真起来,寻找这些射电暴的起源。早期的理论推测,射电暴来自于消失中的黑洞、宇宙大灾难、致密的死亡恒星,当然,也少不了智慧的外星生物。但是,射电暴转瞬即逝,捕捉并研究它都异常困难。

2016年,天文学家利用设在波多黎各的阿雷西博天文台发现,射电暴FRB 121102在持续爆发。与其它射电暴不同,FRB 121102至今都未停歇。2017年,科学家最终测定它来自于大约30亿光年外的一个矮星系中的一片奇怪的小斑点。

现在,关于射电暴的最领先的理论之一认为,射电暴来自年轻而又磁性极强的中子星(磁星)。这类磁星曾经是巨大的恒星,却活得短,死得快。但是,尽管澳大利亚、俄罗斯、美国、加拿大的众多望远镜已经发现了几百次快速射电暴,但其来源仍然无人知晓。

新的希望

正因如此,Bannister及其同事们急切地把澳大利亚的平方公里阵列天文望远镜瞄准天空,搜寻这些飞逝的天文现象。

该望远镜阵列由36架射电抛物面天线组成,分布在5平方千米的范围内。天文学家可以利用射电暴到达不同射电天线的微小时间差,确定射电暴的位置。2018年9月24日,该望远镜阵列在运行专门软件来定位单次射电暴时,发现了一个“猎物”,正是前文所说的非重复性单次快速射电暴FRB 180924。

美国夏威夷和智利的光学望远镜进行后续观测,帮助该团队确定这次射电暴的来源是位于大约36亿光年外的一个星系。准确地说,这次射电暴来自一个巨大的、可能酷似银河系的螺旋星系的边缘,只不过该星系里主要是古老的恒星。

Bannister说:“这个宿主星系其实相当无趣。宇宙里的大多数恒星都存在于这类星系中。所以,恒星没啥稀奇的,但是,它与FRB 121102的宿主星系却大不相同。”

与FRB 121102来源的那个奇怪的矮星系相比,这个星系大1000倍,而且内部恒星生成的速度慢得多。若果真如此,则意味着新生成的死亡恒星(如磁星)不应该存在于此,因为,能塌缩成致密死亡恒星的膨大恒星通常都存在于恒星生成速度更快的地方。换言之,FRB 180924可能并非来源于磁星,与目前最领先的那套理论相悖。

Petroff说:“这些星系之间的差异这么大,令人困惑,不过,我想这正好是在告诉我们,我们还需要更多地了解快速射电暴的宿主星系。这次的射电暴不像FRB 121102处在一个矮星系里,从某种程度上说,令我松了口气,毕竟那样就太简单了!”

那么,天文学家们打算做些什么呢?随着科学家观测到更多射电暴,他们将追踪到射电暴的来源,然后,他们希望能进一步破解快速射电暴的谜题。Bannister等人推测,最终,他们可能会发现产生射电暴的宇宙动力源不止一个。

Bannister说:“我倾向于认为有多种方式产生快速射电暴。科学家们可能会有一种内在的欲望去把一切大一统,但有时候,大自然却比我们更有智慧。”

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