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快速射电暴刷屏 真相还有多远

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2019-01-20 08:29 科技日报

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天文学界出现了一位新晋“网红”——快速射电暴(FRB)。

近日,加拿大科学团队在《自然》官网上发表了两篇论文,表示加拿大氢强度测绘实验(CHIME)射电望远镜在2018年夏季预调试阶段探测到了13个快速射电暴信号,其中有一例为迄今较为罕见的连续重复快速射电暴。一时间,各大媒体纷纷被这个来自宇宙深处的神秘信号“占领”。

起源仍然是个谜

快速射电暴是一种短暂猛烈的无线电波暴发的天文现象,持续时间通常仅有几毫秒,释放出的能量却能够与太阳一整天内释放的能量相当。

“截至2018年底,人们已经观测到了60余个快速射电暴,其中只有1个为连续重复的信号。此次再次探索到重复快速射电暴,这具有十分重要的研究价值。”中科院紫金山天文台研究员吴雪峰在接受科技日报记者采访时表示,一旦确定某一快速射电暴为重复暴,便可以人为调控卫星、望远镜定期观测,从而确定暴源位置、探索暴源的空间环境,为研究快速射电暴的生成机制奠定基础。例如,首个重复暴源已被定位于一个矮星系中的一片恒星形成区,距离地球大约30亿光年,位于银河系外。

虽然现阶段快速射电暴真实的形成机制还无从得知,但是学者提出了很多不同的理论假说。吴雪峰表示,对于非重复暴,有学者认为其与致密天体的塌缩或致密双星的并合等灾难性事件有关。例如中子星塌缩成黑洞的过程中可能形成一次性射电暴发,双中子星的并合也可能产生非重复暴。而2017年轰动世界的引力波事件也是由双中子星并合引起的,也就是说,引力波、伽马射线暴、快速射电暴有可能同时产生。而对于重复暴,有些学者认为如果中子星或脉冲星“闯入”小行星带,其与小行星发生的每一次碰撞都可能产生性质相同的快速射电暴。也有学者提出,中子星对白矮星间歇性吸积的过程可能会产生重复暴。

“学者还提出了很多其他模型,而快速射电暴的真实机制还需要更多的观测进行检验。”吴雪峰表示:“总结起来,目前天文学界对于快速射电暴达成了3项基本共识:这是一种非人为因素造成的天文现象;至少存在重复性和非重复性两类;它起源于银河系之外的遥远宇宙。”

CHIME望远镜“高产”有绝招

回首人类首次发现快速射电暴,弹指间已过了近20载。全球科学家花费了十几年的时间才总共寻觅到了60余个射电暴,为何加拿大CHIME望远镜在短时间内就“邂逅”了13个呢?该望远镜究竟有哪些绝招?

“CHIME望远镜视场宽、灵敏度高、时间分辨率高,三者兼顾,找到了一个较好的平衡点,成为了其观测快速射电暴的绝招。”中科院国家天文台研究员陈学雷在接受科技日报记者采访时表示,目前看来,快速射电暴随机发生,而望远镜视场越大,同一时间观测到的天空范围也越大,因此其捕捉到快速射电暴的机会也越多;较高的灵敏度为探测强度较弱的快速射电暴提供了可能性;CHIME望远镜还具备强大的数据处理系统,在大视场下能达到相对较高的时间分辨率,将毫秒级的快速射电暴信号从大量的数据中火眼金睛地“挑”出来。

“以前搜索到快速射电暴的帕克斯(Parkes)、阿雷西博(Arecibo)射电望远镜灵敏度都很高,但其视场小,往往需要更长的时间才有机会找到目标。原则上任何一台射电望远镜都有可能捕捉到快速射电暴,包括我国的‘天眼’FAST。”在陈学雷看来,FAST灵敏度相对较高,在捕捉信号强度较弱的快速射电暴时具有一定优势,而且种种迹象表明弱暴发生得更为频繁,因此FAST是有机会探测到的。至于FAST多久之后能够探测到快速射电暴,陈学雷表示目前尚无法预测。

“随着人们对快速射电暴的关注度越来越高,很多研究团队开始升级射电望远镜的接收设备,以实现更高的时间分辨率。可以预测,未来几年人们探测到的快速射电暴数量将会大大增加,快速射电暴的神秘面纱也将逐渐揭开。届时,进一步精准定位快速射电暴的源头将是研究者的一个主要任务。”陈学雷说。

责任编辑:陶国琪(QT0003)

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