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天文学家发现无线电波的规律节律 起源不明

2020-06-23 17:16:00 网络

​繁星点点的天空(股票图像)。

图片来源:©pixel / stock.adobe.com

一个由包括麻省理工学院研究人员在内的天文学家组成的团队,发现了一个奇怪的,重复的节奏,它是由距我们5亿光年的银河系外一个未知来源发出的快速无线电脉冲的节奏。

快速无线电脉冲串(FRB)是短而强烈的无线电波闪烁,尽管这些物体可能确切是天体物理学中的一个长期谜团,但这些无线电波被认为是小的,遥远且密度很高的物体的产物。FRB通常持续几毫秒,在此期间它们可以超越整个星系。

自从2007年首次观测到FRB以来,天文学家已经对来自我们银河系以外,遍布整个宇宙的遥远源的100多个快速无线电脉冲进行了编目。在大多数情况下,这些检测都是一次性的,短暂闪烁然后完全消失。在少数情况下,天文学家从同一来源多次观察到快速的无线电爆发,尽管没有明显的模式。

这个新的FRB源(该团队已将其分类为FRB 180916.J0158 + 65)是第一个产生周期性或周期性快速无线电脉冲串模式的源。该模式以一个嘈杂的四天窗口开始,在此期间,源发出随机的无线电波突发,然后是12天的无线电静默期。

天文学家观察到,这种为期16天的快速射电爆发模式在500天的观测中不断重复发生。麻省理工学院卡夫里天体物理与空间研究所的物理助理教授清井清(Kiyoshi Masui)说:“我们现在报告的这个FRB就像发条一样。” “这是我们从这些来源之一中看到的最明确的模式。这是一个很大的线索,我们可以用来寻找导致这些明亮闪烁的物理原因,没人真正理解。”

Masui是CHIME / FRB合作的成员,该组织由不列颠哥伦比亚大学,麦吉尔大学,多伦多大学和加拿大国家研究委员会领导,由50多名科学家组成,负责对加拿大的数据进行分析。氢强度测绘实验或CHIME,不列颠哥伦比亚省的射电望远镜,它是第一个拾取新的周期性FRB源的信号的望远镜。

CHIME / FRB合作组织今天在《自然》杂志上发表了新观测的细节。

广播视图

2017年,CHIME被架设在不列颠哥伦比亚省的Dominion射电天体物理天文台,在那里它迅速开始探测到来自宇宙的银河系的快速无线电爆发,距离地球数十亿光年。

CHIME由四个大型天线组成,每个天线的大小和形状与单板滑雪半管相同,并且没有活动部件。CHIME不会旋转以专注于天空的不同部分,而是固定地注视整个天空,它使用数字信号处理来确定传入无线电波起源的空间区域。

从2018年9月到2020年2月,CHIME从一个单一的来源FRB 180916.J0158 + 65中选出了38个快速无线电脉冲群,天文学家将其追踪到一个巨大旋涡星系郊区的一个恒星搅动区域,距此约5亿光年。地球。该气源是CHIME迄今检测到的最活跃的FRB源,直到最近,它还是离地球最近的FRB源。

当研究人员绘制38个爆发中的每个爆发时,一个模式开始出现:在四天内发生一到两个爆发,然后是12天没有任何爆发的时段,此后该模式将重复出现。在观察源的500天内,这个16天的周期一次又一次地发生。

Masui说:“这些周期性爆发是我们从未见过的,这是天体物理学中的一种新现象。”

盘旋场景

尽管该团队在他们的新论文中探索了一些想法,但确切地说,这种新的河外节奏背后的现象究竟是什么还是一个未知数。一种可能是周期性的爆发可能来自单个紧凑的物体,例如中子星,该物体既旋转又摇摆-一种天体物理学现象,称为进动。假设无线电波从物体上的固定位置发出,如果物体沿某个轴旋转,并且该轴仅每16天中的四天指向地球方向,那么我们将观察到无线电波是周期性的爆发。

另一种可能性涉及双星系统,例如中子星绕另一个中子星或黑洞运行。如果第一颗中子星发出无线电波,并处于使其暂时靠近第二个物体的偏心轨道上,则两个物体之间的潮汐可能足够强,以致第一颗中子星在其摆动之前会短暂变形并破裂。 。当中子星沿其轨道向后摆动时,这种模式将重复。

研究人员考虑了第三种情况,涉及环绕中心恒星的无线电发射源。如果恒星发出风或气体云,那么每次辐射源穿过云层时,来自云层的气体都会定期放大该源的无线电辐射。

Masui说:“也许消息源一直在释放这些爆发,但我们只有在它们穿过这些云时才能看到它们,因为云充当了镜头。”

也许最令人兴奋的可能性是这种新的FRB,甚至是那些不是周期性的甚至不是重复的FRB,都可能源自磁星-一种被认为具有强大磁场的中子星。磁星的细节仍然是一个谜,但是天文学家已经观察到它们偶尔会在电磁频谱上释放出大量的辐射,包括无线电波段的能量。

Masui说:“人们一直在研究如何使这些磁星发出快速的无线电脉冲,自那以后,我们观察到的这种周期性就被运用到了这些模型中,以弄清楚它们如何融合在一起。”

最近,同一小组进行了一项新观察,该论据支持了磁星实际上可能是快速无线电脉冲爆发的可行来源的想法。4月下旬,CHIME收到了一个信号,它看起来像是一个快速的无线电脉冲,来自一个耀眼的磁星体,距地球约30,000光年。如果信号被确认,这将是我们银河系中首次检测到的FRB,同时也是最令人信服的证据,证明磁星是这些神秘宇宙火花的来源。

发布:xiuyue

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