科學家觀測到一個宇宙天體在47天內發出了1652次FRB

被稱為快速射電暴(FRB)的高能現象是當今最大的宇宙之謎之一。這些神秘的閃光在頻譜的無線電波部分是可見的,通常只持續幾毫秒就永遠消失了。自從2007年觀察到第一個FRB以來,天文學家們就一直期待着有朝一日能有足夠靈敏度的儀器來定期探測到它們。

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隨着500米FAST射電望遠鏡(又名“天眼”)的建成,這一天已經到來。自從它開始運作以來,這個天文台已經極大地擴大了探測到的FRB的數量。事實上,根據中國科學院國家天文台(NAO/CAS)領導的研究,該天文台在47天內共檢測到1652個來自單一來源的獨立爆發。

這項研究最近出現在《自然》上,是由Commensal Radio Astronomy FAST Survey(CRAFTS)項目的研究人員展開。CRAFTS包括來自康奈爾天體物理學和行星科學中心、馬克斯-普朗克射電天文研究所、英聯邦科學和工業研究組織(CSIRO)及中國、澳大利亞和美國的多所大學的研究人員。

將這一現象分解開來,FBRs具有很高的能量,在幾毫秒的時間內產生一年的太陽輸出。在極少數情況下,天文學家已經發現了具有重複性質的爆發,這使他們能進行後續研究。雖然這些爆發的起源仍然未知,但可能的解釋包括從超磁化的中子星和黑洞到宇宙大爆炸留下的宇宙線,甚至是外星人的傳輸。這種異乎尋常的解釋特別吸引人。

在涉及到重複的FRB時,這種解釋尤其吸引人,因為重複適合於人為的解釋。這包括被命名為FRB 121102的信號,它最初在2012年被探測到,是第一個已知的重複器和第一個定位良好的FRB。這個信號不僅被追蹤到30億光年外的一個矮星系,而且它還以相當固定的時間間隔反覆爆發。

以前的觀察確定,它以157天的周期重複,包括67天的不活動階段,然後是90天的時期,它將反覆發射強烈的無線電耀斑。近年來,Pei Wang和參與FAST望遠鏡項目的許多機構監測了FRB 121102的情況並記錄了幾個重複的爆發–其中一個在一天內由20個脈衝組成,另一個在兩小時內觀察到12次爆發。

從這些數據中,Wang和他的同事能夠完善對FRB 121102的周期的估計,他們現在將其定為156.1天。但當他們檢查FAST在其調試階段獲得的後台數據時,他們注意到FRB 121102經歷了一個真正有活力的活動期。在從2019年8月29日到10月29日的三個月里,FAST在59.5小時內檢測到不少於1652次獨立的爆發,跨越47天。

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雖然無線電脈衝的速率在這段時間內有所變化,但在高峰時段發生了創紀錄的122次爆發–這是迄今為止從一個FRB觀察到的最高事件速率。根據檢測到的爆發,研究人員確定它們在1.25GHz時的峰值能量當量為480Nonillion ergs,當低於這個頻率,對爆發的檢測則會被抑制。正如Wang博士在中科院新聞室發布的消息中所說的那樣,這組爆發的總能量已經加到了來自磁星的3.8%,而且在1毫秒和1000秒之間沒有發現周期性,這兩點嚴重製約了FRB 121102來自一個孤立的緊湊天體的可能性。

另外他們還確定,爆發的能量分佈在本質上是雙峰的,這意味着它們以兩種方式之一分佈,取決於能量水平。換句話說,他們發現較弱的FRB脈衝更加隨機,而強的脈衝發生的一致性更高。此外,這些最新的結果也使研究小組能夠調查理論原因的範圍並將其縮小。

首先,這個重複的FRB缺乏周期性(或准周期性),這對它是由單一旋轉的緊湊天體(又稱黑洞或中子星)產生的說法提出了挑戰。其次,高爆發率不利於高能量或人為的機制,這使人們對外星機構的理論產生了懷疑。但最重要的是,他們發現這些爆發的高連貫性將促進未來的統計研究。

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基本上,他們預計天文學家將能對這些爆發的周期性進行調查,搜索時間在1毫秒和1000秒之間。更重要的是,他們預計FAST望遠鏡將發揮重要作用。Li教授說道:“作為世界上最大的天線,FAST的靈敏度被證明有利於揭示宇宙瞬變體的複雜性,包括FRBs。”

在最近的新聞中,CRAFTS項目報告發現了六個新的FRB,其中包括一個跟FRB 121102相似的中繼器。這些和其他無線電源在CRAFTS網站上都有目錄。

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