快速射电暴(一)

由于这些射电暴信号只持续短短的几毫秒,因此它们也被称为快速射电暴,简称FRB。事实上,FRB并非什么罕见的事件,据最新的估计表明,每天大约有1000起FRB事件从各个方向抵达地球。然而,它们的稍纵即逝使得对它们进行探测和定位成了一件极具挑战的事。

星系和星系或恒星和恒星之间并不是空的,而是充满了气体和等离子体。当FRB穿过气体时,会产生色散现象。就好比白光照射进棱镜会被分为不同颜色的光一样,当射电波经过气体云时,也会发生一些变化:

地面望远镜看到的延迟效应越明显,就意味着在旅途中,射电波遇到的物质也越多。虽然从不同频率信号抵达望远镜的时间差可以预估其爆发源的距离,但往往误差较大,因为射电波在途中遇到的物质分布并非是均匀的。/ 星际云:ESO;望远镜:CSIRO


色散量(DM)

虽然FRB的色散量能够告诉我们爆发源的大致距离,但却无法精确地定位它的宿主星系。过去,天文学家看到的FRB都是一次性事件,但在2016年,他们确认发现了第一例重复射电暴:FRB 121102。天文学家观测到了同一爆发源的多次爆发。2012年11月2日,位于波多黎各的阿雷西博望远镜首次记录到了这一射电暴,之后便开启了天文学家对同一爆发源的长期观测。


望远镜的分辨率——即它可以看到的细节水平——取决于观测到的光的波长和望远镜的大小。为了增强射电望远镜的分辨率,天文学家会应用甚长基线干涉测量技术将相隔遥远的射电望远镜连接在一起。通过让多台望远镜同时进行观测,天文学家等同于创造出了一台超大口径的射电望远镜。

近几年来,绿岸射电望远镜、澳大利亚平方千米阵探路者(ASKAP)、加拿大氢气强度映射实验(CHIME)、中国天眼(FAST)、第2次瞬态天文射电发射调查(STARE2)等射电天文台均开始搜寻FRB。

天文学家不仅发现了越来越多的FRB,也再次定位了几个FRB事件,例如非重复的FRB 180924、FRB 181112、FRB 190523都是来自数十亿光年之外的大质量星系,而重复的FRB 180916则来自旋涡星系

目前在超过百例的FRB事件中,已确认发现的重复FRB有20多个。其中,CHIME团队发现,FRB 180916的爆发具有16.35天的周期性。在最新的一项研究中,天文学家认为FRB 121102具有157天的周期性。

从光的有限速度和FRB的持续时间,天文学家可以大致限制爆发源天体的大小≲光速×信号的持续时间。简单的计算会将“嫌疑犯”的目标锁定为宇宙中的致密天体,比如白矮星、中子星或恒星级黑洞,因此大多数的理论也与之相关。在众多理论模型中,有一些还涉及到了未被证实的假想物体,比如宇宙形成时遗留下的时空结构的一维拓扑缺陷——宇宙弦,又比如由数量大致相同的上、下、奇夸克组成的奇异星,以及由轴子聚集形成的轴子星(轴子是一种假想粒子,是暗物质的候选粒子)


注:新发射的电子和其他带电粒子与旧耀斑对撞的地点实际上距离磁陀星非常遥远。碰撞会产生向外移动的激波波前,从而产生巨大的磁场。/ 磁陀星:ESA/ATG Medialab;望远镜:CHIME Collaboration
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