快速射電暴刷屏 真相還有多遠(yuǎn)

天文學(xué)界出現(xiàn)了一位新晉“網(wǎng)紅”——快速射電暴(FRB)。

近日，加拿大科學(xué)團(tuán)隊在《自然》官網(wǎng)上發(fā)表了兩篇論文，表示加拿大氫強度測繪實驗(CHIME)射電望遠(yuǎn)鏡在2018年夏季預(yù)調(diào)試階段探測到了13個快速射電暴信號，其中有一例為迄今較為罕見的連續(xù)重復(fù)快速射電暴。一時間，各大媒體紛紛被這個來自宇宙深處的神秘信號“占領(lǐng)”。

起源仍然是個謎

快速射電暴是一種短暫猛烈的無線電波暴發(fā)的天文現(xiàn)象，持續(xù)時間通常僅有幾毫秒，釋放出的能量卻能夠與太陽一整天內(nèi)釋放的能量相當(dāng)。

“截至2018年底，人們已經(jīng)觀測到了60余個快速射電暴，其中只有1個為連續(xù)重復(fù)的信號。此次再次探索到重復(fù)快速射電暴，這具有十分重要的研究價值。”中科院紫金山天文臺研究員吳雪峰在接受科技日報記者采訪時表示，一旦確定某一快速射電暴為重復(fù)暴，便可以人為調(diào)控衛(wèi)星、望遠(yuǎn)鏡定期觀測，從而確定暴源位置、探索暴源的空間環(huán)境，為研究快速射電暴的生成機制奠定基礎(chǔ)。例如，首個重復(fù)暴源已被定位于一個矮星系中的一片恒星形成區(qū)，距離地球大約30億光年，位于銀河系外。

雖然現(xiàn)階段快速射電暴真實的形成機制還無從得知，但是學(xué)者提出了很多不同的理論假說。吳雪峰表示，對于非重復(fù)暴，有學(xué)者認(rèn)為其與致密天體的塌縮或致密雙星的并合等災(zāi)難性事件有關(guān)。例如中子星塌縮成黑洞的過程中可能形成一次性射電暴發(fā)，雙中子星的并合也可能產(chǎn)生非重復(fù)暴。而2017年轟動世界的引力波事件也是由雙中子星并合引起的，也就是說，引力波、伽馬射線暴、快速射電暴有可能同時產(chǎn)生。而對于重復(fù)暴，有些學(xué)者認(rèn)為如果中子星或脈沖星“闖入”小行星帶，其與小行星發(fā)生的每一次碰撞都可能產(chǎn)生性質(zhì)相同的快速射電暴。也有學(xué)者提出，中子星對白矮星間歇性吸積的過程可能會產(chǎn)生重復(fù)暴。

“學(xué)者還提出了很多其他模型，而快速射電暴的真實機制還需要更多的觀測進(jìn)行檢驗。”吳雪峰表示：“總結(jié)起來，目前天文學(xué)界對于快速射電暴達(dá)成了3項基本共識：這是一種非人為因素造成的天文現(xiàn)象;至少存在重復(fù)性和非重復(fù)性兩類;它起源于銀河系之外的遙遠(yuǎn)宇宙。”

CHIME望遠(yuǎn)鏡“高產(chǎn)”有絕招

回首人類首次發(fā)現(xiàn)快速射電暴，彈指間已過了近20載。全球科學(xué)家花費了十幾年的時間才總共尋覓到了60余個射電暴，為何加拿大CHIME望遠(yuǎn)鏡在短時間內(nèi)就“邂逅”了13個呢?該望遠(yuǎn)鏡究竟有哪些絕招?

“CHIME望遠(yuǎn)鏡視場寬、靈敏度高、時間分辨率高，三者兼顧，找到了一個較好的平衡點，成為了其觀測快速射電暴的絕招。”中科院國家天文臺研究員陳學(xué)雷在接受科技日報記者采訪時表示，目前看來，快速射電暴隨機發(fā)生，而望遠(yuǎn)鏡視場越大，同一時間觀測到的天空范圍也越大，因此其捕捉到快速射電暴的機會也越多;較高的靈敏度為探測強度較弱的快速射電暴提供了可能性;CHIME望遠(yuǎn)鏡還具備強大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在大視場下能達(dá)到相對較高的時間分辨率，將毫秒級的快速射電暴信號從大量的數(shù)據(jù)中火眼金睛地“挑”出來。

“以前搜索到快速射電暴的帕克斯(Parkes)、阿雷西博(Arecibo)射電望遠(yuǎn)鏡靈敏度都很高，但其視場小，往往需要更長的時間才有機會找到目標(biāo)。原則上任何一臺射電望遠(yuǎn)鏡都有可能捕捉到快速射電暴，包括我國的‘天眼’FAST。”在陳學(xué)雷看來，F(xiàn)AST靈敏度相對較高，在捕捉信號強度較弱的快速射電暴時具有一定優(yōu)勢，而且種種跡象表明弱暴發(fā)生得更為頻繁，因此FAST是有機會探測到的。至于FAST多久之后能夠探測到快速射電暴，陳學(xué)雷表示目前尚無法預(yù)測。

“隨著人們對快速射電暴的關(guān)注度越來越高，很多研究團(tuán)隊開始升級射電望遠(yuǎn)鏡的接收設(shè)備，以實現(xiàn)更高的時間分辨率。可以預(yù)測，未來幾年人們探測到的快速射電暴數(shù)量將會大大增加，快速射電暴的神秘面紗也將逐漸揭開。屆時，進(jìn)一步精準(zhǔn)定位快速射電暴的源頭將是研究者的一個主要任務(wù)。”陳學(xué)雷說。

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