神秘快速電波爆發(fā)的精確來源已被確定

周四科學(xué)家們正在慶祝一項突破性的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)，這可能為繪制宇宙外圍的地圖鋪平道路。

澳大利亞領(lǐng)導(dǎo)的國際天文學(xué)家團(tuán)隊首次確定了強(qiáng)大的一次性宇宙無線電波爆發(fā)的精確來源。

這些宇宙無線電指向數(shù)十億光年遠(yuǎn)的巨大星系，其特性與科學(xué)家以前所了解的神秘快速射電暴（FRB）的形成有關(guān)。

加州大學(xué)伯克利分校的天文學(xué)家凱西·洛（Casey Law）表示：“這一結(jié)果在天文學(xué)界備受期待?！?/p>

發(fā)表在“ 科學(xué) ”雜志上的研究結(jié)果是自2007年快速射電暴發(fā)現(xiàn)以來最重要的一項研究成果。

快速射電暴

快速射電暴是一種高能天體物理現(xiàn)象，呈現(xiàn)瞬態(tài)電波脈沖，僅維持?jǐn)?shù)毫秒的爆發(fā)。這些毫秒閃光都在銀河系之外，有著非常明亮、未經(jīng)分析、廣泛的帶寬。每次爆發(fā)的頻率成分取決于爆發(fā)的量和不同波長的延遲時間。這種延遲被描述為與頻散量相關(guān)的值。快速射電暴的色散顯示：其源頭非常巨大，不能預(yù)期其來源在銀河系之內(nèi)，并且其傳播會穿越等離子體。它只閃現(xiàn)微瞬間，但可以像太陽在一萬年內(nèi)那樣，在一毫秒內(nèi)發(fā)出盡可能多的能量。

究竟是什么在電磁波譜的遠(yuǎn)端產(chǎn)生了這些高能量的長波浪涌仍然是激烈爭論的主題，盡管科學(xué)家現(xiàn)在普遍認(rèn)為它們起源于遙遠(yuǎn)的星系。

自從十多年前第一次發(fā)現(xiàn)快速射電暴以來，全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了85次爆發(fā)。大多數(shù)都是“一次性”，但一小部分是“中繼器”，也就是它們會在天空中的同一個地方重現(xiàn)。

ASKAP的碟形天線采用新型相控陣饋電（PAF）接收器，可在天空中實(shí)現(xiàn)30平方度的寬視野

2017年，利用澳大利亞堪培拉附近升級后的莫朗格洛河天文臺合成望遠(yuǎn)鏡（UTMOST），天文科學(xué)家發(fā)現(xiàn)3個快速射電暴。該望遠(yuǎn)鏡還在2015年至2016年為期180天的巡天中，發(fā)現(xiàn)3個843Mhz的快速射電暴。每個快速射電暴射束都位于一個較為狹窄的橢圓，相對應(yīng)的帶寬在828-858 MHz。

使用澳大利亞千米陣列（ASKAP），科學(xué)家在3.4天內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個不同尋常的快速射電暴，F(xiàn)RB170107亮度的累積通量是58±6 Jy ms。

由澳洲聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）的基思·班尼斯特（Keith Bannister）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊設(shè)計了一種新的方法尋找這種快速射電暴的起源。

班尼斯特說：“你可以把它想象成實(shí)時動作重播模式，我們有一臺實(shí)際上正在尋找快速射電暴的計算機(jī)，它每秒查看大約十億次測量?！?/p>

班尼斯特和他的團(tuán)隊最終確定了距離地球約36億光年的FRB 180924快速射電暴的位置。

在澳大利亞西部的CSIRO亞千米陣列射電望遠(yuǎn)鏡上發(fā)現(xiàn)了這一快速射電暴。

ASKAP可以計算快速射電暴的來源

ASKAP有36個碟形天線，在每個稍微不同的時間點(diǎn)快速射電暴到達(dá)每個天線，這允許科學(xué)家計算它的起源。

班尼斯特說:“這就像從月球上看地球，不僅知道一個人住在哪個房子里，而且還知道他們坐在餐桌旁的椅子上，”。

該團(tuán)隊隨后在智利歐洲南方天文臺的超大望遠(yuǎn)鏡拍攝了該星系，并用夏威夷的凱克望遠(yuǎn)鏡和智利的雙子座南望遠(yuǎn)鏡測量了它的距離。

雖然先前定位的FRB 121102快速射電暴被發(fā)現(xiàn)來自一個正在積極形成年輕恒星的矮星系，但新的快速射電暴來自一個巨大星系的郊區(qū)，其中有著老恒星，這表明一個完全不同的引擎負(fù)責(zé)它的創(chuàng)建。

洛說：“研究激發(fā)了大量基于大質(zhì)量恒星死亡形成的磁化體的建模，該模型預(yù)測121102中確認(rèn)了許多屬性。”

磁星是一種高度磁化的中子星，它是由一顆恒星的引力坍縮形成的，當(dāng)它爆炸時不足以產(chǎn)生黑洞。

但新位置與舊理論不相容，表明形成快速射電暴有多種渠道。

加拿大麥吉爾大學(xué)的天文學(xué)家斯里哈什·騰都卡爾（Shriharsh Tendulkar）說：“這可能表明重復(fù)和非重復(fù)的快速射電暴來自完全不同的起源?！?/p>

這一新發(fā)現(xiàn)令人興奮的原因還在于：它可以幫助天文學(xué)家探測星系間巨大空間的位置，并使我們更接近解決“缺失物質(zhì)”問題。

理論計算表明，在恒星中可以看到原子數(shù)量的兩倍，這導(dǎo)致天文學(xué)家推斷它們必須包含在分離星系的巨大空間中的電離氣體中。

就像光線在穿過棱鏡時分裂成不同的顏色一樣，無線電波在遇到物質(zhì)時會分散。在快速射電暴的情況下，較高頻率首先到達(dá)，而較低頻率到達(dá)較晚。

這產(chǎn)生了一種分散模式，從FRB 180924快速射電暴觀察到的模式與天文學(xué)家對該理論的預(yù)期相符，這意味著，星系際空間確實(shí)包含了預(yù)期的電離氣體量。

展望未來，該團(tuán)隊希望分析成千上萬的快速射電暴，并查看它們的分散情況，以生成遠(yuǎn)距離空間的詳細(xì)地圖。

來自斯威本理工大學(xué)的共同作者賴安·沙龍（Ryan Shannon）說：“這就像對這個宇宙網(wǎng)進(jìn)行CT掃描一樣?！?/p>