射電暴隱含星系間“迷失的重子”線索
從銀河系外傳來神秘的射電波,科學(xué)家從中解開了宇宙學(xué)中一個懸而未決的謎題,天文學(xué)家第一次收到了從銀河系外發(fā)來的超短波信號,一陣陣急促的射電暴強烈地顯示,射電信號來源于銀河系之外,它們每次持續(xù)了極短的幾千分子一秒,重復(fù)出現(xiàn)的間隔時間大約為十秒,短瞬而急促的射電暴可能與科學(xué)家以前接收的某種未知射電信號的類型有關(guān)。國家級的射電天文臺位于弗吉尼亞州的夏諾茨維爾,天文臺的斯科特·潤桑沒有加入一支科學(xué)團(tuán)隊的項目研究,他相信這是過去幾十年來在射電天文學(xué)領(lǐng)域取得的最重要的一項成果。
英國曼徹斯特大學(xué)的天文學(xué)家丹·桑頓帶領(lǐng)了一支科學(xué)團(tuán)隊,對銀河系以外的射電暴信號進(jìn)行了檢測,團(tuán)隊確定的研究課題為銀河系外的射電暴,他們接收的射電暴信號在過去已經(jīng)多次發(fā)生,2007年,一項研究報告表明,科學(xué)家檢測到了某種有爆發(fā)式特征的射電信號,過去的幾十年,從遙遠(yuǎn)的星系接收到了持續(xù)數(shù)天、數(shù)月時間的射電波,然而,科學(xué)家一直沒有檢測到從銀河系以外的太空發(fā)出的超短波射電信號。

科學(xué)團(tuán)隊使用了澳大利亞64米直徑的帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù),帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡記載了短暫的射電暴信號,團(tuán)隊成員發(fā)現(xiàn),至少有4次射電暴信號來源于銀河系之外。在太空傳播的射電波穿越了電離化物質(zhì),遭遇了電子“粒子海洋”的阻擾,低頻率的射電波降低了強度,高頻率的射電波強度完整地保留了下來,低頻率的射電波被過濾,高頻率的射電波以窄的或超短波的信號方式完成了長遠(yuǎn)距離傳播,地面射電望遠(yuǎn)鏡接收到了超短波的射電信號。
假如射電波僅在銀河系內(nèi)傳播,那么當(dāng)信號電子束傳播到地球時將發(fā)生3%到6%的信號離散,傳播特征強烈地指示,4次接收到的射電信號出自太空的不同地方,信號源在銀河系以外的地方。射電電子束在星際空間傳播,穿行的距離為17億到32億秒差距或55億到100億光年,超過了從地球表面到銀河系邊緣的距離。短促而明亮的射電暴可能從一個小而活力十足的天體發(fā)出,磁星是一顆小而致密的中子星,擁有高強度的磁場,射電暴信號標(biāo)志了一個災(zāi)難性的天文事件,比如:超新星爆發(fā)形成了中子星。
中子星的形成與大質(zhì)量的天體和能量有關(guān),然而,射電暴的起源含有未知的神秘性,天文學(xué)家目前不能精確地判斷,短暫而稍縱即逝的射電暴信號發(fā)自于太空的什么地方。澳大利亞帕克斯射電天文臺的天文學(xué)家搜尋了射電暴的來源,在射電信號爆發(fā)的瞬間,該信號源標(biāo)識的天體可能發(fā)出了明亮的光線,通過光學(xué)波段的望遠(yuǎn)鏡即可觀測,以光的波長等參數(shù)為依據(jù),科學(xué)家可以精確計算信號源在遙遠(yuǎn)太空的方位。

只有精確地定位射電暴的來源,科學(xué)家才能使用離散性數(shù)學(xué)工具,模擬射電信號在太空傳播的分布,確定在星系之間傳播的電子束數(shù)量,在天體物理學(xué)概念的基礎(chǔ)上,星際之間的電子數(shù)量或電子豐度表征了在星際之間傳播的質(zhì)子和中子的數(shù)量,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相當(dāng)于重子的數(shù)量,科學(xué)家由此得到了星際間重子的數(shù)量,他們對星際間的重子數(shù)量有特別的興趣,只有確定重子的數(shù)量,才能解決宇宙學(xué)中一個大的謎團(tuán)。
早期宇宙的星系存在重子數(shù)量的預(yù)期分布或存在重子數(shù)豐度的理論預(yù)期,可以將重子數(shù)的豐度與今日宇宙的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,但科學(xué)家在觀測數(shù)據(jù)中沒有找到預(yù)期的結(jié)果,在今日宇宙星系的觀測中,重子的數(shù)量明顯偏少,沒有印證理論的預(yù)期或理論計算與實際觀測的數(shù)據(jù)有很大的差別,可能是理論計算的偏差,可能是實際觀測的偏離。科學(xué)家觀測和分析了新型的射電暴,重新確定了星系中迷失的重子物質(zhì),它們的迷失是宇宙學(xué)的一大謎團(tuán),遙遠(yuǎn)的射電波可能包含了解開謎團(tuán)的線索,《科學(xué)》雜志發(fā)表了科學(xué)團(tuán)隊的觀測成果。

(編譯:2021-7-7)