天文学家更接近破解快速射电暴之谜

加拿大望远镜发现更多8个重复爆发——来自宇宙深处的高能事件

加拿大的CHIME望远镜正在搜索天空中被称为快速射电暴的高能宇宙事件。

安德烈·雷纳德,邓拉普研究所,CHIME合作组织

在加拿大望远镜发现了8个更令人感兴趣的重复信号的爆发后,天文学家们正逐渐接近发现天空中被称为快速射电暴(FRB)的短暂而强大的闪光的原因。这些爆发会重复它们的信号。

快速射电暴是高能事件,只闪烁几毫秒,似乎来自整个天空和银河系之外。但是,自2007年首次识别出快速射电暴以来,其原因仍然是一个谜团。天文学家希望,研究重复闪烁的爆发,而不是只闪烁一次的爆发,可以帮助阐明快速射电暴的起源。这是因为高分辨率望远镜更容易对“重复者”进行后续观测,并追踪它们的起源,而不是只爆发一次的爆发。

在本月发现之前观察到的约75个快速射电暴中,只有2个爆发已知是重复爆发。其中第一个已被广泛研究,加拿大氢强度测绘实验(CHIME)望远镜今年早些时候发现了第二个重复爆发。CHIME的最新结果于8月9日在arXiv预印本服务器上发布,现在表明重复爆发绝非罕见。在过去的几周里,另一个望远镜,澳大利亚平方公里阵探路者,也发现了一个重复爆发,使迄今为止的总数达到11个——尽管研究人员尚未公布这一结果。


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CHIME于2018年开始寻找快速射电暴,也发现了数百个一次性快速射电暴,CHIME研究员布莱恩·盖恩斯勒在推特上说,8月12日。该望远镜合作组织的成员仍在分析这些事件,加拿大安大略省多伦多大学的天文学家盖恩斯勒说。“在25年的天文学研究中,这无疑是我参与过的最令人兴奋的项目,”他说。

零散的事件

“这是一个非常令人兴奋的结果,”德国波恩马克斯·普朗克射电天文学研究所的天文学家劳拉·斯皮特勒说。天文学家的首要任务是寻找这些重复信号的宿主星系,她说。查明宿主星系对于破解快速射电暴的原因至关重要。描绘爆发产生的环境,将使研究人员能够减少对快速射电暴的数十种可能的解释。天文学家认为,它们可能是年轻的磁星(在磁场中旋转的致密星核)或振动的宇宙弦的辐射。

斯皮特勒说,这些发现意味着现在有足够的重复爆发来开始将这些爆发与一次性爆发进行比较,以找出这两种类型的快速射电暴是否在相似的环境中产生。所有快速射电暴可能都来自根本相似的环境,但也许重复爆发直到现在才被发现,或者它们的来源仅在特定条件下才会爆发。或者每种类型可能由不同的事件引起——一种重复,一种不重复。

CHIME团队已经发现了一些可能有助于回答这个问题线索。这8个重复爆发似乎位于与一次性爆发相似的距离范围内。但合作组织报告说,重复信号的平均持续时间更长。斯皮特勒说,如果这种趋势持续下去,可能表明两种不同的现象导致了不同类型的爆发,因为——爆发的持续时间反映了产生它的基本机制。

难以捉摸的环境

最新数据揭示了重复爆发发出的环境的差异。之前发现的爆发FRB 121102——唯一已确定精确宿主星系的重复信号——来自高磁化环境。与FRB 121102一样,最新爆发之一的信号是极化的,具有螺旋模式,表明它穿过磁场。但是,新重复器的磁场强度约为FRB 121102的100倍弱。

许多,尽管不是全部,最新发现的信号也具有前两个重复爆发的特征。信号不是简单的窄频率爆发,而是以一种团队将其比作“悲伤的长号”声音的方式下降频率。“这种‘悲伤的长号’信号实际上相当不寻常和复杂,”斯皮特勒说。她补充说,解释它们对理论家提出了挑战。

盖恩斯勒说,这些发现只是“CHIME即将出现的全部震撼力”的一小部分预览。该望远镜位于不列颠哥伦比亚省彭蒂克顿附近,最初是为了研究早期宇宙的无线电波而建造的。但在2013年,天文学家意识到,每天扫描几乎整个北半天的半管形望远镜也可以发现快速射电暴。他们以1600万美元的相对较低的成本,将CHIME变成了一个快速射电暴猎手。最初的观测似乎是由干扰或仪器故障引起的,因此天文学家直到最近才开始认真对待这架望远镜。

斯皮特勒说:“CHIME绝对不辜负其承诺。”

本文经许可转载,并于2019年8月13日首次发布

Elizabeth Gibney is a senior physics reporter for Nature magazine.

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