闪灼千分之一秒|科学家首次确定一迅速射电暴源于磁星

  来源:中国科学报

  作者:冯丽妃

  迅速射电暴是宇宙中的一栽无线电波转瞬爆发,不息时间清淡只有几毫秒,却能开释出相等于太阳镇日甚至一年内开释的能量。

  它们往往“神龙见首不见尾”,展现一次,便再无踪迹。

  行为近年来天文学界新晋“网红”,国际科学界对迅速射电暴的首源挑出了数十栽“相符理注释”,如强磁场中子星、高度活跃的星系内核、天体之间的相互碰撞,甚至不乏科学家挑出它们是外星雅致发出的讯号。

  但直接不悦目测证据不息匮乏。

  11月5日,在发外于《自然》的3篇论文中,中外科学家经过众个卫星及地面看远镜的不悦目测认为,银河系内的一颗磁星是今年不悦目测到的一个迅速射电暴的首源。

  这是人类首次确定一个迅速射电暴的首源,也是首次在银河系内不悦目测到迅速射电暴。 

磁星开释的迅速射电暴 李柯伽绘磁星开释的迅速射电暴 李柯伽绘

  磁星“引擎”获证实

  今年4月28日,一个无线电信号迅速地划过宇宙,被加拿大氢强度测绘实验(CHIME)看远镜和美国瞬态天文射电发射测量2号(STARE2)看远镜捕捉到。

  按照发眼前间,它被命名为“FRB200428”。

  尽管它只闪灼了千分之一秒,科学家照样经过众个频段的测量确定了其来源——银河系内正处于活跃期的一颗磁星SGR 1935+2154。

  永远以来,关于迅速射电暴的来源,科学家不息有分歧的推想。

  其中,磁星驱行理论受到普及声援。磁星是高度磁化的年轻中子星(超新星爆炸后的致密星遗迹),外观磁场可超过1014高斯,其衰变据认为能够给射电暴、X射线、γ射线等一系列高能表象挑供行力。

  以此次发现的活跃磁星为例,CHIME团队的Daniele Michille外示,它的磁场强到足以“把一个原子挤压成铅笔状”。

  那么,这次发现是否表明迅速射电暴通盘来源于磁星呢?美国内华达大学拉斯维加斯分校教授张冰在批准《中国科学报》采访时外示,一个极端看法是宇宙中一切的迅速射电暴都是由磁星产生的;另一个则是不否定“大自然的创造力”,存在不止一个首源。

  据介绍,迅速射电暴首源的相关模型有50众个,主流理论众指向大型致密天体,除磁星外,还有中子星碰撞、中子星与黑洞碰撞或黑洞碰撞等产生的“灾变性”迅速射电暴,非主流模型则有外星雅致讯号等。

  不过,这些均未得到验证。 

  “迅速射电暴模型的雄厚逆映了对其实测收敛的匮乏,很大因为是以前发现的爆发都在银河系外,距离迢遥。”中国科学院国家天文台钻研员李菂通知《中国科学报》。他与张冰及来自北师大、北大等十几家国内外单位的配相符者联相符天在《自然》发外了中国“天眼”500米口径球面射电看远镜(FAST)对这一磁星的监测效果。“此次河内射电爆发的发现以及包括‘中国天眼’及‘慧眼’卫星在内众个设备对其的深度不悦目测,挑供了史无前例的新闻。”他说。

  稀疏的河内信号

  与国外科学家同步,FAST团队不息在用“天眼”亲昵监视着磁星SGR 1935+2154的行态。

  “从4月15日到28日,吾们分4个时段共计8幼时监测它能否产生迅速射电暴,或相通事件。”该钻研第一作者、北京师范大学天文系讲师林琳在批准《中国科学报》采访时介绍。

  有些遗憾的是,FAST的不悦目测窗口错过了FRB 200428。

  尽管这样,它记录了在磁星高能爆发时段,稀奇是29个柔γ射线爆发时的智慧监测数据,有助于晓畅引首迅速射电暴的背景。

  “磁星的高能爆发有很众,是不是一切的高能爆发都会产生迅速射电暴?什么样的物理机制下才会产生?吾们的不悦目测恰恰给出了它产生的背景。”

  该钻研共同通讯作者、北京大学科维理天文与天体物理钻研所副教授李柯伽说。

  FAST团队的钻研外明,大片面磁星会产生高能爆发,如γ射线爆发,并不会产生迅速射电暴。

  因为是什么呢?他们在文中商议了几栽能够性:迅速射电暴的射流比高能发射更准直,它们中的大无数都错过了地球;其矮频爆发光谱较窄,脱离了FAST波段周围;其超高亮度和温度辐射机制的条件纷歧定总能得到已足。

  这是中外团队首次表明磁星能够在银河系内近距离产生迅速射电暴。

  STARE2团队通讯作者、美国加州理工大学的Christopher Bochenek在批准《中国科学报》采访时注释说,“倘若迅速射电暴来自磁星,磁星与恒星的形成相关,而银河系异国‘有余可怕’的恒星形成,这栽表象就比较少”。

  据晓畅,此次不悦目测到的FRB200428总能量比此前不悦目测到的河外迅速射电暴的亮度矮三个数目级。

  行家外示,此次河内的无线电脉冲发现极大地拓展了人们的认知空间,更有利于晓畅这栽信号背后的隐秘。

  国际配相符 中国同步

  首步晚,挺进快。

  迅速射电暴首源及相关钻研已经成为现在天文学界的新“网红”。

  2001年7月,一个不息5毫秒的清明射电暴抵达澳大利亚的Parkes看远镜,2007年,它被西弗吉尼亚大学天文学家Duncan Lorimer确认,成为那时唯一的此类爆发事件。

  直到2013年发现众个信号后,天文学家才信任它是一栽真实的天体物理学事件,并将其命名为迅速射电暴。

  据介绍,现在发现的迅速射电暴已达到1000量级。

  “大约每半年,人们对迅速射电暴的晓畅就会经历一个庞大的飞跃。”张冰在同期发外于《自然》的特邀综述文章中写道,该周围的蓬勃还外现在出版物和引文的稳步增进上,已经超过了伽马射线爆发周围早期的程度。

  尽管这样,关于迅速射电暴的首源仍有很众悬而未决的关键题目。

  例如,是否一切迅速射电暴都会重复?它们的行力来源是否来自磁星“引擎”之外?磁星是如何产生迅速射电暴的?回应这些题目都非易事。

  有利的一壁是,国际天文学界正在开展日好亲昵的协同不悦目测,此次发现FRB200428的首源就是一个例证。

  “这表明当国际科学家团队荟萃在一首,以分歧的手段钻研一个表象时,会让吾们更深入地晓畅它。”

  Bochenek说,除了FAST、CHIME、STARE2之外,中国的“慧眼”X射线卫星,位于中国、西班牙、新西兰的BOOTES看远镜阵列,以及美国的LCOGT 看远镜等在这一发现中也发挥了主要作用。

  在国内,盛开的天文学钻研设备正在吸引跨钻研机议和学科周围的科研人员深入配相符。

  “吾们有世界一流的科学装配,比如FAST口径大、智慧度高,能够看到近处更黑的和宇宙更深处的迅速射电暴,这都是别人做不了的。”林琳说。

  同时,从不悦目测到数据处理再到理论注释,FAST说相符不悦目测团队中行家间的高效配相符,以及该团队与“慧眼”团队的流畅疏导,也让她印象深切。

  射电暴不悦目测项现在行为一个为期5年的FAST优先宏大计划今年刚刚启行,将进一步深入不悦目测射电暴事件,探测它们的首源,追溯它们的辐射手段。

  “这是一个很主要的前沿倾向,对宇宙深处迅速射电暴的不悦目测,将为人们晓畅宇宙增增一个新工具。FAST正在作稀奇的主要贡献。”FAST首席科学家李菂说。

  在这一方面,除“天眼”“慧眼”外,现在在建的长波段射电看远镜阵列“天籁”以及引力波探测器“天琴”“阿里”等异日也将加入迅速射电暴协同不悦目测阵列,经过众波段协同,晓畅这栽奥秘“宇宙电波”的隐秘。

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