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中国500米球面射电望远镜FAST发现快速射电爆发

宇宙探索 发布日期: 2023-03-25 浏览:

中国500米口径球面射电望远镜FAST发现的快速射电暴FRB 190520

中国500米口径球面射电望远镜FAST发现的快速射电暴FRB 190520

中国500米口径球面射电望远镜FAST发现的快速射电暴FRB 190520

中国500米口径球面射电望远镜FAST发现的快速射电暴FRB 190520

中国500米球面射电望远镜发现快速射电爆发FRB 190520

据cnBeta报道:在射电天文学中,快速射电爆发(FRB)是一种短射电脉冲,其长度从几分之一秒到几毫秒不等,是由一些尚未被发现的神秘高能天体物理过程引起的。天文学家估计,平均而言,FRB一毫秒释放的能量相当于太阳三天释放的能量。邓肯洛里梅和他的学生大卫纳克维奇在2007年发现了第一个FRB,通常被称为洛里梅爆发。此后,又发现了许多其他的FRB。其中一个被称为FRB 180916的快速射电爆发极其神秘,因为它每16.35天有规律地发出脉冲。

现在,天文学家只发现了第二个高度活跃、重复和快速的射电爆发的例子,在射电爆发之间有一个微弱但持续的致密射电发射源。这一发现对这些神秘天体的属性以及它们作为研究星系之间空间属性的工具的有用性提出了新的问题。科学家使用美国国家科学基金会的卡尔g扬斯基甚大阵列(VLA)和其他望远镜来研究这个在2019年首次发现的天体。

这颗名为FRB 190520的天体是由中国500米口径球面射电望远镜(FAST)发现的。2019年5月20日发生了一次天体爆炸,同年11月在望远镜的数据中被发现。对FAST的跟踪观测表明,与许多其他FRB不同,它发出的无线电波是频繁重复的爆发。

2020年与VLA的观测确定了该天体的位置,这使得用夏威夷州的斯巴鲁望远镜进行可见光观测显示,它位于距离地球近30亿光年的一个矮星系的外围。VLA观测还发现,该天体在爆炸之间不断发射微弱的无线电波。

加州理工学院的凯西劳(Casey Law)说:“这些特征使这个看起来像第一个FRB,它的位置是在2016年确定的——也是由VLA确定的。这一发展是一个重大突破,提供了关于FRB的环境和距离的第一手资料。然而,它的重复爆发和爆发之间的连续射电发射的组合来自于一个致密的区域,使得2016年发现的天体——被称为FRB 121102,这不同于迄今为止所有其他已知的FRB。”

“现在我们有两个,这带来了一些重要的问题,”劳说。劳是一个国际天文学家小组的成员,他在《自然》期刊上报道了他们的发现。

FRB 190520和FRB 121102之间的差异,以及所有其他差异,强化了之前提出的可能存在两种不同FRB的可能性。

“那些重复的和不重复的有区别吗?”西弗吉尼亚大学(WVU)的研究生Kshitij Aggarwal说:“那么连续的无线电传输呢——它常见吗?”

天文学家提出,可能有两种不同的机制产生FRB,或者产生FRB的天体在其演化的不同阶段具有不同的功能。FRB源的主要候选者是超新星爆炸后留下的作为超致密中子星的大质量恒星,或者是具有超强磁场的中子星,称为磁星。

FRB 190520的一个特点让人们质疑FRB作为研究FRB与地球之间物质的工具是否有用。天文学家经常分析中间物质对遥远天体发出的无线电波的影响,以了解这种脆弱物质本身。当无线电波穿过含有自由电子的空间时,就会产生这种效应。在这种情况下,高频波比低频波传播得快。

这种效应被称为色散,天体和地球之间的空间中的电子密度可以通过测量来确定。或者,如果电子密度已知或假设,可以提供天体距离的粗略估计。这种效应经常被用来估计脉冲星的距离。

这不适用于FRB 190520。基于宇宙膨胀导致的星系光多普勒频移,距离的独立测量将星系放置在距离地球近30亿光年的地方。但这次爆发的信号表现出一定的色散,通常表示距离约为80亿至95亿光年。

Aggarwal说:“这意味着FRB附近有许多物质,这将混淆任何用它测量星系间气体的尝试。”他补充道:“如果其他人也是如此,那么我们就不能指望用FRB作为宇宙的尺度。”

天文学家推测FRB 190520可能是一个“新生儿”,仍然被离开中子星的超新星爆炸喷射出的致密物质所包围。随着这些物质最终消散,突发信号的色散也会降低。他们说,在“新生儿”的情况下,反复爆发也可能是年轻FRB的一个特征,并随着年龄的增长而减少。

“FRB领域现在发展非常快,每个月都有新的发现。然而,巨大的问题仍然存在,这个天体正在为我们提供关于这些问题的挑战性线索,”西弗吉尼亚大学的萨拉伯克-斯波拉奥尔说。

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