2007年,由美国西弗吉尼亚大学的射电天文学家罗瑞莫邓肯(Duncan Lorimer)领导的团队在对位于澳大利亚帕克斯的64米射电望远镜的观测数据进行分析时,发现一种来自遥远宇宙中的神秘信号。
▲ 美国EVA射电望远镜群
这种信号出现时间短暂并且能量剧烈,通常持续时间只有几毫秒,却能够释放出相当于太阳在一整天内释放的能量。
从此以后,这种被称为“快速无线电暴(FRB)”的宇宙无线电波成了天文学界的热门话题。并且自那以后,世界各地的天文学家们又接连发现了17个FRB。
那么,这种神秘的无线电暴到底从哪里来?这个问题开始都成为天文学中最大的奥秘之一。
然而就在近期,来自美国的科学家们似乎已经找到了它的来源:一个距离我们超过30亿光年的小银河系。
目前这一成果已经刊登在2017年最新一期的《Science》杂志上。“这是一个突破性的观测,”美国航空航天局戈达德太空飞行中心的天体物理学家尼尔评价这次观测“是一次突破性的观测”。
作为研究团队成员的荷兰射电天文学研究所天文学家赫塞尔斯也说“我们现在有明确的证据证明它们来自于银河系之外的太空”。
下面,我们就带大家回顾一下那些年,我们发现的FRB。
▲图中空白区画的波浪线为2012年记录到的一次快速无线电暴信号,以及2015年加拿大麦吉尔大学的天文学家发现的10个来自同一源头的快速无线电暴爆发的波形图。可以发现,这11个暴的波形、时间与流量都高度相似,这都表明它们来自同一个源
自2007年第一个关于FRB的成果首次在《Science》杂志上公布之后。2012年,位于南美洲波多黎各阿雷西沃的305米射电望远镜又发现了这种不定期地重复的电暴现象,并将其称为FRB 121102。
现在,接替该望远镜进行观测任务的是美国国家射电天文台在新墨西哥州的Karl G. Jansky超大射电望远镜阵列(VLA),该阵列由27台25米口径天线组成。同时与其合作的还有欧洲EVN无线射电望远镜。
自2016年8月23日至9月18日,VLA持续监测到9个FRB。最新一期《Science》杂志上发表的那些观察结果表明,这些爆发的位置与一个微弱而又遥远的星系相吻合,这个星系带有一个微弱的持续无线电波源。
根据《Astrophysical Journal Letters》(天体物理学)杂志最近发表的一篇论文,EVN在2016年9月20日发现了来自相同来源的四个额外FRB,并且阿雷西沃望远镜的数据帮助了欧洲科学家们进行了更精确的星系定位。
▲ VLA望远镜3 GHz下的FRB121102成像
此外,在同一期的《天体物理学》杂志上也公布了美国科学家在夏威夷的冒纳凯亚使用8.1米口径的光学望远镜对遥远星系的距离进行了确定。最后得出结论为超过30亿光年。
作为此次光学观测的负责人,荷兰射电天文研究所的天文学家Cees Bassa说,“令人惊讶的是,我们通过研究发现,FRB 121102的宿主星系是一个普通的矮星系统。
因为只有矮星系会包含这么少的星星,并且只有在那里,FRB 121102才有更好的机会发育成小星系”。
视频:天文学家定位FRB121102宇宙爆发位置
▲ 在御夫座(图中光亮位置)附近监测到FRB 121102的光学宇宙图像。其中绿色圆圈标记的是旧的超新星残余物S147(左)和新星形成区域IC 410(右)之间的爆发的位置
目前,天文学家们认为,FRB可能是来自某种一次性的灾难事件,比如当两个中子星正在合并形成一个黑洞时,或者是来自超新星爆炸产生的遗迹。
但是FRB 121102的重复性质表明,不论是何种情况产生的这种电暴,都一定是一个持续性的过程。
对此,赫尔塞斯认为,最有可能产生这种电暴的情况,是来自超高速旋转的高磁化中子星的偶然爆炸。考虑到中子星要想携带如此巨大的能量,就需要具有超越银河系中迄今为止所见到的自旋和磁性。
▲ NASA展示的中子星的破裂和辐射
不过,也有一些科学家认为FRB可能与宇宙中的伽玛射线暴(另一种类型的爆炸事件,优先发生在矮星系中)有关。
对此,尼尔说:“FRB可能不会与长伽马射线爆发直接相关,因为伽马射线爆发的频率相对FRB来说要低太多。
关于FRB是否与伽马射线爆发有关,FRB的研究人员将与美国国家航空航天局的斯威夫特号和费米号宇宙飞船开展合作,二者将合作研究x射线或伽玛射线暴是否伴随无线电暴”。
现在,随着FRB的源头逐渐被揭晓,一个新的问题也接踵而来,为什么FRB 121102似乎是当前唯一观测到的重复电暴。
Hessels怀疑迄今观察到的所有FRB都来自相同类型的来源。但是Lorimer不太确定。“我目前的猜测是FRB 121102不是所有FRB的代表,并且有多个类。”
DT注:目前,全球最大的射电望眼镜是位于中国贵州喀斯特洼地的500米口径FAST。它可接收110亿光年外的微弱信号,领先前文所说的美国VLA射电望远镜至少20 -30年。
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