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依然源自30亿光年以外,19遍相当慢射电暴

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图片 2天文学家使用射电望远镜阵,精确测定了一个快速射电暴的方位。图片来源:Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; Hubble Legacy Archive, ESA, NASA

是来自地外文明还是源于磁星? “突破聆听”项目“看到”15次快速射电暴

绿岸射电望远镜检测到快速射电暴效果图。图片来源:北京天文馆资料图

天文学家首次锁定了一个快速射电暴(Fast Radio Burst,缩写为FRB)在天空中的确切方位,从而确定了这一神秘射电波脉冲源头的距离以及它所处的星系。这些新的线索推翻了有关快速射电暴来源的一些理论解释。

科技日报北京9月4日电 据物理学家组织网日前消息称,由俄罗斯亿万富翁尤里:米尔纳与英国科学家斯蒂芬:霍金启动、旨在大规模搜索外星智慧生命的“突破聆听”项目,最新发现了15次同一来源的快速射电暴,该来源此前从未出现如此高频率脉冲。有科学家认为,这可能暗示着此处存在人们寻觅已久的地外文明。

据发表在最新一期《天体物理学杂志》上的论文称,天文学家利用美国绿岸射电望远镜和阿雷西博天文台,在宇宙中同一位置检测到6次快速射电暴,而该位置此前就已报告过11次射电能量爆发。现在,科学家给出的解释之一是,在距离地球30亿光年的深空中,可能隐匿着我们期盼已久的地外文明。

“现在我们知道,这一射电暴源于距离地球超过30亿光年的一个矮星系,”美国康奈尔大学的沙米·查特吉(Shami Chatterjee)说,“仅凭这一简单的事实,便能极大地增进我们对于这些事件的理解。”查特吉及其同事在《自然》杂志上公布了他们的这一发现。

快速射电暴是宇宙中最神秘的现象之一,从约十年前首次被发现以来,就一直让天文学家困惑不解。它是一种只持续几毫秒的无线电波,但在短暂瞬间释放出的能量相当于太阳一整天释放的能量。它们源于遥远的星系,爆发后立刻杳无踪迹。至于它们如何生成,目前科学界尚缺乏普遍认可的解释。

快速射电暴从近十年前第一次被发现以来,就一直让天文学家困惑不解。它是一种只持续几毫秒的无线电波,但在短暂瞬间却能释放出相当于太阳一整天释放的能量。它们源于遥远的星系,爆发后立刻杳无踪迹,就像是天文观测的“副产品”,人类一直缺乏足够的数据确定其发生机制。

快速射电暴是一种高能的射电波暴发现象,持续时间极短(毫秒量级),具体来源仍是未解之谜。这类现象最早在2007年被人发现,当时,一些天文学家在澳大利亚帕克斯射电望远镜的观测数据库中进行了搜索,本打算从中发现一些新的脉冲星,结果却找到了已知的第一个快速射电暴——那个射电暴出现在2001年。

一些科学家认为,快速射电暴可能由高等地外文明的技术“外泄”造成。这种对快速射电暴的解释,一旦确认将产生革命性影响。但耀星、白矮星合并、中子星撞击等,也可能是产生快速射电暴的“幕后黑手”。

此次,加拿大麦吉尔大学研究人员在距离地球30亿光年的御夫星座检测到6个快速射电暴,每个能量持续时间仅几毫秒。其中5个快速射电暴是由美国绿岸射电望远镜探测到的,射电频率在2G赫兹;另一个由阿雷西博天文台观测到,射电频率在1.4G赫兹。此外,在同一“太空来源地”此前已有11次射电能量爆发的记录。

如今,已知的快速射电暴已有18个之多,全都由单面射电望远镜发现,因而无法足够精确地测定它们在天空中的方位,也就无法让其他天文台跟进观测,去确定这些射电暴的源头所处的环境,或者在其他波段去寻找它们。然而,2012年11月由位于波多黎各的阿雷西博天文台发现的那个快速射电暴,却跟其他任何一个快速射电暴都不一样——只有它反复出现了多次。

而编号为FRB121102的快速射电暴,是人类目前唯一已知的、能反复爆发的射电暴。2012年和2015年分别被人类捕捉到。2016年3月,科学家在《自然》杂志报告称,他们在2个月内总共观察到了11次FRB121102爆发,源头位于距离地球30亿光年的矮星系内。而最近,“突破聆听”项目研究人员再次报告称,利用绿岸射电望远镜,他们又观察到15次来自同一源头的快速射电暴。

这17次爆发均指向同样的位置:FRB121102,而重复的射电暴意味着,导致该现象的原因不是单次的。这是人们已知的快速射电暴中最独特的例子,其性质对理解这种宇宙现象有重要意义。

这个快速射电暴被命名为FRB 121102,它的反复爆发让天文学家有机会使用美国的甚大阵(VLA)射电望远镜对它展开观测。VLA由多面射电望远镜天线构成,有着无与伦比的解析能力,能够精确测定这个天体在天空中所处的方位。

项目主管安德鲁:西蒙表示,该处此前从未出现如此频繁、高频率脉冲。目前认为FRB121102既可能来自于拥有极强磁场的旋转的中子星,即所谓的磁星,但也可能是地外文明技术造成的结果。

一些科学家认为,此处很可能存在着人们寻觅已久的地外文明。这也是人们对快速射电暴的一种解释,一旦确认无疑将产生革命性影响。不过,快速射电暴产生的其他原因还包括耀星、白矮星合并、中子星撞击等。因此,通常检测到快速射电暴后,研究团队会向“地外文明搜寻计划”提交分析报告。但目前尚不清楚麦吉尔大学是否会就此问询SETI项目组。

2016年,在为期6个月、总共83个小时的观测时间内,VLA检测到了来自FRB 121102的9次射电波爆发。

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美国加利福尼亚大学伯克利分校的凯西·劳(Casey Law)说,“有很长一段时间,我们一无所获,然后突然出现的一串爆发我们提供了所需的数据。”

美国西弗吉尼亚大学和美国国家射电天文台的莎拉·伯克-斯珀络(Sarah Burke-Spolaor)说,“VLA的数据让我们把位置测定到了非常精确的地步。”

根据VLA测得的精确位置,这些研究者利用位于夏威夷的北双子座望远镜拍摄了可见光照片,在那个快速射电暴出现的方位上找到了一个暗淡的矮星系。北双子座望远镜的观测还测定了这个矮星系到地球的距离,超过30亿光年。

图片 3北双子座望远镜在FRB 121102出现的位置上拍到了一个暗弱的矮星系,距离地球超过30亿光年。图片来源:Gemini Observatory/AURA/NSF/NRC

加拿大麦吉尔大学的施里哈希·坦都卡(Shriharsh Tendulkar)说,“在我们测出快速射电暴的距离之前,天文学家提出过一些理论来解释它们的起源,认为它们可能来源于银河系内或者银河系附近。现在,我们已经推翻了那些理论,至少对这个快速射电暴并不适用。”

除了检测到来自FRB 121102的明亮射电波爆发以外,VLA的观测还揭露出同一区域存在持久且更加微弱的射电波辐射。

接下来,观测团队还使用了欧洲甚长基线干涉网(EVN)的多台射电望远镜、直径304米的阿雷西博射电望远镜,以及美国的甚长基线射电望远镜阵,更加精确地测定了这一天体的位置。

荷兰阿姆斯特丹大学的贾森·赫塞尔(Jason Hessels)说,“这些超高精度的观测表明,射电暴与持久射电源的间隔范围必定在100光年以内。”

荷兰VLBI ERIC联合研究所的贝尼托·马格特(Benito Marcote)说,“我们认为,射电暴和这个持久射电源很可能是同一个天体,或者彼此之间存在某种物理关联。”

这些天文学家指出,首要的候选者是一颗中子星,可能是一颗高度磁化的磁星,被超新星爆发或者脉冲星抛出的物质所包围,也有可能是那个星系的活动核心,则射电辐射则来源于超大质量黑洞周边区域射出的物质喷流。

美国国家射电天文台的布赖恩·巴特勒(Bryan Butler)则提醒说,“我们还必须谨记一点,这是唯一会反复爆发的快速射电暴,因此它在物理上或许跟其他快速射电暴有所不同。”

查特吉说,“找到这个快速射电暴所处的星系并测定它的距离,是向前迈出的一大步,但是想要完全理解这些现象,我们还有更多工作要做。”(编辑:Steed)

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