从大量快速射电暴中脱颖而出的第二个复发暴

[ 录入者:Melipal | 时间:2019-01-19 21:35:17 | 作者:Melipal | 来源:Sky & Telescope | 浏览:731次 ]

原文标题:Bevy of Mysterious Radio Bursts Finds Second Repeating Source

作者:Monica Young   原文来自:SkyandTelescope.com   Posted: 2019. 1. 9

编译:Melipal   审校: Linq

一组新的射电望远镜发现了大量神秘的快速射电暴,其中还包括已知第二个复发暴样本。

10多年前,天文学家发现,每天天空中都会闪过数千次的射电波闪光。这些闪光释放的能量比太阳高数亿倍,但又如此转瞬即逝,让天文学家一次又一次地错过了它们。

这使得确定所谓“快速射电暴”(简称FRB)的起源变得相当困难。然而也存在一些诱人的线索说明,它们可能代表了一类全新的天体物理现象。因此,它们可以说是天体物理学最迷人的谜题之一,而这又使其经常被错过的探测更加恼人。

幸运的是,形势正在扭转。

加拿大氢线测绘实验(CHIME)由4架100米长的U形金属网柱面天线组成,它已经探测到了自己的第一批快速射电暴。(图片提供:McGill University)

在不列颠哥伦比亚群山中,一组名叫加拿大氢线测绘实验(CHIME)的新望远镜已经目睹了13起这样的包法。而且在这批汇报于1月9日《自然》杂志以及美国天文学会一场会议期间的快速射电暴中,有一个可以重复发作——这个进展可能会帮助天文学家确定爆发的奇异起源。

新鲜出炉的13个事例

这些爆发是在去年夏天短短3个星期的时间里被发现的。当时CHIME望远镜还只达到了全部性能的几分之一。来自麦吉尔(McGill)大学的维多利亚·卡斯皮(Victoria Kaspi)在会议上讲道:“很快我们就明白了,这是个好消息。”

首先,这是对望远镜性能的充分背书。而虽然卡斯皮对估计望远镜全面达到性能后可能探测到的爆发数量有所犹豫,早先的估计已经指出,CHIME最终可能每天都探测到2到50起不等的爆发事件,而这样的壮举最终讲真正为这个领域带来革命。

其次,卡斯皮指出,来自这些爆发中很大一部分样本的射电波都在传向地球途中遭遇了散射。她表示,这意味著FRB可能源于含有大量湍流气体的特殊环境,比如特大质量黑洞的周边、年轻超新星遗迹,又或者是恒星形成区。

持续的赠予

这批发现的亮点是一个可以重复发作的事件。这个快速射电暴首先在8月14日被发现,后来CHIME又看到了它的5次复发。先前唯一一个已知的复发FRB于2012年首次得到探测,后来又重复爆发了数百次。因此卡斯皮说,第二个复发样本“意味著这些复发暴并不如先前所猜测的那样稀罕。”

更进一步的是,两个复发暴都提供了有关其起源的重要线索。举例来说,爆发能够重复这一现象本身就可以说明,它们不会是因为某些一次性的灾变性事件(如核心坍缩型超新星,或是中子星的并合)而产生。超新星或并合事件只会发生一次,二次爆发是不可能的。

第一个复发快速射电暴——FRB 121102(位置如方框所示)周边天区的合成图,该暴发生在一个矮星系之中。(图片提供:Gemini Observatory / AURA / NSF / NRC)

但事情不止于此。这两个FRB都拥有另一个引人入胜的特征——它们的辐射频率都会随着时间而向下漂移。这意味著最早一批抵达望远镜的爆发辐射频率要比最后一批高很多。(译注:原文如此,但这里指的其实是一次复发期间的子脉冲频率漂移,不是说历次复发之间频率有所不同)来自荷兰射电天文学研究所的贾森·赫塞尔说:“这一点非常奇怪。但它也很激动人心,因为这是决定爆发起源物理过程的线索。”

那么这种向下的频率漂移可能的成因是什么?去年,赫塞尔试图回答有关第一个重复暴的相关问题。他争论称,这种漂移可能是爆发的本征特性,这意味著爆发开始的地方非常靠近一个谜样的源头(如特大质量黑洞),而随着时间的推移,二者的距离越来越远。人们之前见识过这样的特指。举例来说,当太阳耀斑向外传播的时候,太阳的磁场强度下降,这一效应导致耀斑射电辐射的频率出现类似的下降。

又或者说,漂移还可能是由爆发周围的某些东西引起的。举例来说,一团极高温的带电气体(等离子体)云可能会扮演透镜的角色,就像水折射光线那样让射电波发生弯曲。

实际上,两个事例之间的相似点非常之多,这是新的复发暴让赫塞尔最为兴奋的地方。他说:“这确实说明,它们是源于同一过程的。”而卡斯皮也同意,这种相似性“很惊人”,但她还指出,现在我们仍旧不能得到任何确切的结论。

天文学家整座密切关注这些神秘的爆发,希望可以将它们同所在的星系联系起来,以更好地了解爆发所处的环境。当然,他们也在热切地期盼着CHIME在不久的将来即将发现的大量快速射电暴。

 

参考文献

 

CHIME/FRB合作组,《第二例复发快速射电暴》,《自然》,2019年1月9日在线发表
CHIME/FRB合作组,《在低至400 MHz的频率上对快速射电暴的观测》,《自然》,2019年1月9日在线发表
J·W·T·赫塞尔等人,《FRB 121102的复发表现出复杂的时间-频率结构》,已向《天体物理学报》投稿

(全文完)

Tags:快速射电暴

责任编辑:Melipal

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