它們可能提供一種人類觀察宇宙的新方式。(圖片來源: 雙子座天文臺/美國國家科學(xué)基金會/美國國家射電天文臺/天文學(xué)研究大學(xué)協(xié)會)

每隔兩分鐘，就會有一道神秘的射電閃光在天空某處爆炸，然后在幾毫秒內(nèi)消失在黑暗中。天文學(xué)家在2007年存檔的數(shù)據(jù)中首次注意到這種爆炸。此后十年左右的時間里，他們仔細收集了快速射電暴(FRB)的例子，尋找FRB的產(chǎn)生原因?，F(xiàn)在，他們有500個新的爆炸需要研究。

一項國際研究合作發(fā)布了加拿大不列顛哥倫比亞省氫強度測繪實驗(CHIME)的第一份快速射電暴目錄，使已知的快速射電暴數(shù)量在一天內(nèi)增加了兩倍多。新的數(shù)據(jù)有力地支持了射電天空存在兩種不同類型的快速射電暴的觀點，它預(yù)示著未來天文學(xué)家將可能利用快速射電暴照亮宇宙更遙遠的地方。

“這代表著FRB科學(xué)的一個新階段，”麻省理工學(xué)院天體物理學(xué)家、CHIME合作項目的代表Kiyoshi Masui在新聞發(fā)布會上說。

一臺尋找快速射電暴的機器

CHIME最初并不是為了成為世界上領(lǐng)先的FRB現(xiàn)象捕捉器而設(shè)計的。天文學(xué)家最初計劃用這臺機器,通過暗氫原子抖動來繪制宇宙中的物質(zhì),探索未知的領(lǐng)域。但在加拿大政府資助了這臺價值900萬美元的機器后，研究人員意識到，它完全適合解開正在出現(xiàn)的快速射電暴之謎。

根據(jù)CHIME合作項目的新結(jié)果，天空中隨時都有快速射電暴在閃爍，每天大約有880次。但是，除非天文學(xué)家恰好有一個大的無線電天線，在準(zhǔn)確的時刻對準(zhǔn)天空中準(zhǔn)確的隨機點，否則爆炸是看不到的。

然而，CHIME有一個宇宙視角。望遠鏡的寬接收器同時接收來自頭頂大部分天空的無線電波。由于地球的自轉(zhuǎn), 它將指向不同方向。此外, 還有一個450萬美元的超級計算機集群專門用于尋找快速射電暴。在設(shè)計過程中, 設(shè)計者在機器上增加了一部分，使望遠鏡能夠同時對數(shù)千個點進行數(shù)字化聚焦。

此前，研究人員傾向于根據(jù)具體情況分析快速射電暴。麥吉爾大學(xué)(McGill University in Montreal)的CHIME合作成員莫希特·巴德瓦伊(Mohit Bhardwaj)在新聞發(fā)布會上說，該目錄現(xiàn)在打開了同時研究大量快速射電暴的大門，“將整個領(lǐng)域轉(zhuǎn)變?yōu)榇髷?shù)據(jù)科學(xué)”。

隨機事件中的規(guī)律

大多數(shù)天體物理學(xué)家認(rèn)為快速射電暴來自磁星，這是一顆恒星死亡后最奇怪的現(xiàn)象之一。磁星被稱為中子星的恒星尸體的高磁化版本。它們是宇宙中密度最大、磁性最強的物體之一。理論學(xué)家們認(rèn)為，只有把這么大的質(zhì)量和磁場強度裝進這么小的物體，才能強大而靈活地發(fā)射出短暫的爆炸。然后在2020年，CHIME在我們的星系捕捉到一顆正在爆發(fā)的磁星。然而，磁星究竟是如何產(chǎn)生無線電波的，誰也說不準(zhǔn)。

Masui說:“有太多的理論，但沒有任何理論告訴我們哪些是對的，哪些是錯的?！?/p>

目錄幾乎證實了一個長期以來的懷疑:不是所有的快速射電暴都是一樣的。天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一小部分快速射電暴，它們在天空的同一地點反復(fù)出現(xiàn)，被稱為“重復(fù)射電暴”。在新發(fā)現(xiàn)的535次突發(fā)事件中，61次爆炸在18個地點重復(fù)發(fā)生。

天文學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，重復(fù)發(fā)生的電暴看起來與一次性爆發(fā)有本質(zhì)上的不同。一次性快速射電暴的時間很短，往往會發(fā)出彩虹般的無線電波，而重復(fù)爆發(fā)的持續(xù)時間很長，往往會以單一的無線電顏色出現(xiàn)。這種區(qū)別暗示著磁星至少有兩種不同的發(fā)射無線電波的方式。

穿越宇宙

不管快速射電暴的產(chǎn)生原因是什么，研究人員已經(jīng)在思考如何讓黑暗中的閃光發(fā)揮作用。這數(shù)百次爆發(fā)似乎來自四面八方，而不是與銀河系對齊。這表明，發(fā)射它們的宇宙燈塔分散在宇宙中，其中許多來自數(shù)億到數(shù)十億光年之外。

CHIME還捕捉到了一種被稱為色散的快速射電暴，這是一種用于在光子進行星系間傳播時，測量爆炸的無線電頻率如何擴散的方法。當(dāng)FRB光子穿過填充空間的稀薄等離子體時，這種分離會加劇(就像白光穿過棱鏡時分離成彩虹一樣)。在這種分散情況下，每個快速射電暴都記錄了它在旅途中遇到的物質(zhì)數(shù)量，就像汽車輪胎記錄了它們所走過道路的歷史一樣。

隨著CHIME快速射電暴目錄的增加，天文學(xué)家們希望他們能夠用它來繪制一幅最大范圍的宇宙物質(zhì)地圖。“我們認(rèn)為FRB將成為研究宇宙的終極工具，”Masui說。

BY:Charlie Wood

FY: Angelina Yang Gong

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處