距地5億光年,重複無線電信號被五次接收,天文學家已追蹤到來源

一周刊 發佈 2020-01-11T08:02:53+00:00

「這是重複FastRadio Burst信號,但該爆發源位置與此前定位的完全不一樣,該FRB信號與此前研究過的也完全不同。」

2019年1月,英國BBC報導了一則聳人聽聞的消息,其大意為:位於加拿大奧卡諾根山谷的CHIME(氫強度測繪實驗)射電望遠鏡,接收到來自遙遠星系的重複無線電信號,具體成因和來源尚待進一步研究

其後全球多家主流媒體紛紛轉載或做跟進報導,有國內媒體還特意跑去問作家劉慈欣:這些神秘重複無線電波該不該回應?由此,愛好天文的小夥伴們討論也是非常熱烈。

然而一年後,據《自然》雜誌近日消息:一組新的重複無線電信號被第五次接收,天文學家們已追蹤到其相對準確位置。這個重複信號來源於一個螺旋星系,距地球5億光年,從寬度僅7光年的恆星群區域發出。

「這是重複Fast Radio Burst(簡寫 FRB)信號,但該爆發源位置與此前定位的完全不一樣,該FRB信號與此前研究過的也完全不同。」荷蘭阿姆斯特丹大學天文學家Kenzie Nimmo說。

FRB,中文名稱「快速射電暴」,也叫快速無線電脈衝串,是指遙遠宇宙中突然出現的短暫而猛烈的無線電波暴發。FRB持續的時間極端,通常只有幾毫秒,但其釋放的能量卻大的驚人,一般都在恆星單位量級,高的甚至超過5億顆太陽(能量完全釋放)。

迄今為止,檢測到的FRB信號絕大多數都只出現過一次,因而無法預測並提前準備,這使得追溯信號來源變得極為困難。從十來年前首次發現至今,有關FRB的更多細節揭開成了困擾天文學家的一大難題。

近年來,人們把研究矛頭對準重複FRB信號,並設法追蹤其位置來源。當前被追蹤到位置的無線電波信號,編號為FRB 180916.J0158+65(簡稱FRB180916)。第一個被定位的信號是FRB121102,連同FRB150807,目前總共只有三個重複FRB被準確定位。

不得不說,FRB180916能被定位純屬幸運。一國際天文學團隊,藉助八台歐洲甚長基線干涉測量(VLBI)望遠鏡,朝FRB180916第一次信號方向進行持續觀測。後續,在5個小時時間內又探測到4次暴發,從而使得爆發源位置得以確定。這是一個編號為SDSSJ015800.28+654253.0的常規螺旋星系,在銀河系之外。

第一個被定位的FRB信號FRB121102,來自於30億光年之外一顆金屬成分貧乏的小星系,但其信號還發生了法拉第效應扭曲,這種效應是電磁波經由磁場作用產生。這表明FRB121102是在極端環境下生成的,比如像銀河系中心超大質量黑洞周圍區域。

FRB180916不同於FRB121102,它沒有發生法拉第效應。這表明FRB180916所處位置幾乎沒有磁場,信號(地球接收到的這一束)途徑區域,離銀河系及其他大型星系中央區域都很遠,包括其所在星系。

「我們在第一個重複FRB中目睹到的多次閃光,是由一顆小星系在極端條件產生的。」VLBI ERIC聯合研究所天文學家Benito Marcote說:「這一發現揭開了(FRB)謎團的一部分,但它同時也提出了更多亟待解決的新問題,例如重複和非重複FRB之間是否存在根本區別?現在,我們已經定位了第二個重複FRB,這對之前大家關於這些爆發源的猜想提出了挑戰。」

迄今,人們對FRB暴發提出的解釋為:是由中子星,黑洞,帶有伴星的脈衝星,脈衝星內爆,一種稱之為「Blitzar」恆星塌縮,及伽馬射線暴(理論認為是中子星碰撞)等產生。但FRB如此巨大的能量暴發,還能在不同時間重複發生,這給尚未得到確認的FRB成因立了一個反面證據

「重複FRB信號特性,讓以脈衝星作為信號來源變得越來越有利。」德國馬克斯·普朗克射電天文學研究所Ramesh·Karuppusamy說:「我們正計劃布置更多新的高級望遠鏡,這些問題最終都將迎刃而解。」

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