点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:5亿光年外传来重复快速射电暴 这意味着什么?
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

5亿光年外传来重复快速射电暴 这意味着什么?

来源:光明网2020-03-06 14:44

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  小天最近听说,有天文学家首次观测到了具有稳定周期的快速射电暴(FRB),这也是唯一已知的此类快速射电暴,以16天为周期循环出现,对该快速射电暴的发现和解释一旦确认,或将会带来革命性影响。听起来这么厉害,自然要来解读一番,听听国家天文台陈学雷研究员怎么说~

  Q:什么是快速射电暴?最早是什么时候发现的?

  陈学雷:快速射电暴(英文简称FRB)是一种在天空中突然出现的射电爆发,短时间内可以达到相当高的亮度,但一般持续时间只有毫秒量级。

  这种现象最初是美国天文学家洛里默(Lorimer)在分析澳大利亚帕克斯(Parkes)望远镜于2001年进行观测记录的数据时发现的。洛里默在2007年发表了这一结果,但因为当时只有一个孤例,因此人们对于其真实性还持怀疑态度。2012年到2013年前后,人们又发现了多起类似事件,特别是索顿(Thorton)等人在2013年的论文中公布了4例FRB后,人们认识到这应该是种常见现象,于是开始积极搜寻FRB,目前已经发现了很多。

5亿光年外传来重复快速射电暴 这意味着什么?  

图1:由Duncan Lorimer发现的第一个快速射电暴FRB 010724 (Lorimer et al. 2007, Science, 318, 777L)

  Q:这次发现的快速射电暴有哪些特点?

  陈学雷:此前人们观测到的大部分快速射电暴是不重复的,少数虽然重复爆发,但爆发的时间是随机的,看不出明显的规律性。这次的FRB是最早于2018年发现的,经过从2018年9月16日到2019年10月31日的持续观测,加拿大CHIME FRB团队发现其爆发中存在显著的周期性,周期为16.35天。也就是说,每隔16.35天,就会有一段爆发比较频繁发生的时间。

5亿光年外传来重复快速射电暴 这意味着什么?  

图2:CHIME望远镜

  Q:它的源头是位于约5亿光年外的一个漩涡星系中,科学家是如何判断它的位置的?

  陈学雷:对于快速射电暴,目前在首次发现的时候人们往往并不能精确定位,这是因为发现射电暴的望远镜往往追求大视场,相当于广角镜头,角分辨率一般不是很高,只是粗略知道其方位。这时也可以从单次观测数据中粗略估计其距离,因为电波在穿过宇宙空间中的等离子体时会发生色散现象,也就是说频率高的信号会比频率低的信号早一点到达,传播的距离越远,穿过的等离子体越多,色散就会越强烈。因此根据不同频率信号到达的时间差,就可以估计出色散量,进而估计其距离,但是这种估计往往有较大误差,因为等离子体的分布并不是完全均匀的,有的地方多一些,有的地方少一些。

5亿光年外传来重复快速射电暴 这意味着什么?

图3:不同频率电磁波受色散影响,到达探测器的时间不同 图片来自:https://phys.org/news/2018-04-fast-radio.html

  对于重复射电暴,人们既然知道其频繁发生,就可以调用角分辨率更高的望远镜进行监视,从而更精确地测定其方位。像这一个,人们对它的角测量精度就足够高,从而能看出它在某个旋涡星系中。

  Q:目前认为快速射电暴的产生与什么有关?为什么?

  陈学雷:目前人们还不能完全确定快速射电暴的产生机制,学者们已经提出了几十种不同的理论模型。不过,大部分理论模型与致密天体特别是中子星有关。这是因为,快速射电暴持续时间非常短,亮度又非常高,这要求有一种能在很短时间、很小的空间尺度上释放大量能量的机制,而且我们往往看到射电辐射而没有看到其它波段的辐射,说明这种辐射不是通常的高温辐射,而是一种相干激发的电磁场辐射。

  中子星体积小(半径是几十公里量级)、密度高、快速旋转,并往往伴有极高强度的磁场,如果产生这种强烈的相干辐射是不太令人意外的。当然,目前这仍然还是一些假说,到底是不是由中子星产生的辐射,产生的具体机制,有没有多种起源,这些问题都还需要进一步研究。

  Q:研究快速射电暴有哪些难点?此次发现稳定周期快速射电暴有哪些意义?

  陈学雷:现在已公布的重复快速射电暴已经有二十多个了,另外据说还有一些尚未公布。那些未重复的快速射电暴是真的完全不重复?还是其实也重复但只是因为发生频率太低没有被发现?目前我们还并不清楚。当然,研究快速射电暴的一个难点就在于从单个事件数据里能推测出的信息太少,所以重复暴具有很大价值,一方面更精确的定位使我们了解它所处的星系和在星系中的位置,另一方面从其重复爆发的亮度、时间等分布也可以分析其爆发机制。

  此次发现的稳定周期当然很有意义。我们知道,天文学的起源其实就来自人类对周期性的认识:日出日落、月亮的盈缺、四季的变换、行星的会合等等,因此可以说周期性是天文学家最重要的观测线索之一。就本次而言,如何产生这种十几天的周期性?人们目前有一些不同的推测:有可能快速射电暴的源是处在双星系统中的中子星,那么双星的公转就提供了一种周期性的起源;孤立的中子星也有可能存在转动轴的进动,从而导致周期性。这些都有待进一步的研究验证,但显然这种周期性提供了重要的线索。(蔡琳)

  受访专家:陈学雷,中国科学院国家天文台研究员,主要从事暗物质、暗能量、星系大尺度结构等宇宙学研究。

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 速度与未来!世界高铁大会看中国列车如何“领跑”

  • 中国科学院发布嫦娥六号月球样品系列研究成果

独家策划

推荐阅读
由于肉眼很难发现水污染的情况,洪水之后饮水需要特别注意,避免直接饮用自来水、山泉水、河水、湖水等。肖丹提醒,如果不适症状较为严重,出现持续高热、剧烈呕吐、严重腹泻、脱水、意识障碍等,或皮肤干燥、眼窝凹陷、少尿等情况,应及时就医。
2025-07-10 09:34
国家自然科学基金委员会近日发布消息,自然科学基金委制定重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。自然科学基金委作为我国资助基础研究的主渠道,制定了一系列创新举措。
2025-07-10 09:33
嫦娥六号月球样品的相关研究成果,引起了国际学术界的高度关注。这1935.3克宝贵的月壤,使得月球样品研究进入“嫦娥时代”,开启了人类认识月球的新纪元,也为中国月球研究走向世界前列奠定了基础。 一年来,中国科学家们已经利用嫦娥六号月球样品取得许多科学突破。
2025-07-10 09:32
2024年嫦娥六号任务首次从南极-艾特肯盆地内部采回月球样品,为揭示该区域物质成因提供了直接证据。综合元素和矿物组成分析,南极-艾特肯盆地镁环物质主要为斜长石(63%~67%)和低钙辉石(25%~27%)组成的亚铁苏长岩。
2025-07-10 09:32
7月9日,在北京航天城,神舟十九号航天员蔡旭哲(中)、宋令东(右)、王浩泽在记者见面会上敬礼致意。 在神舟十九号乘组中,航天员王浩泽也是一位90后,更成为首位进驻空间站的女航天飞行工程师。
2025-07-10 09:30
随着科技创新与产业创新深度融合,人工智能技术助力建材行业向更智能、更绿色、更高端方向变革。“通过数字化转型,建材企业可基本实现研发设计数字化、生产运营一体化、客户服务敏捷化,提升决策效率、协同能力和服务水平,快速提升生产力和核心竞争力。
2025-07-09 09:40
记者8日从湖南省自然资源厅获悉,通过创新地质找矿理论,经过长期勘探,湖南省郴州市临武县鸡脚山矿区已探获超大型蚀变花岗岩型锂矿床,共提交锂矿石量4.9亿吨,氧化锂资源量131万吨。
2025-07-09 09:39
根据国家卫生健康委8日晚间发布的通知,今后“颈深淋巴管/结—静脉吻合术”将不得应用于阿尔茨海默病治疗。“颈深淋巴管/结—静脉吻合术”是将颈部深层淋巴管或淋巴结与邻近的静脉进行吻合的手术,近年来部分医疗机构将其用于治疗阿尔茨海默病,引发争议。
2025-07-09 09:39
国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局日前发布《关于开展零碳园区建设的通知》。支持企业对标标杆水平和先进水平,实施节能降碳改造和用能设备更新,鼓励企业建设极致能效工厂、零碳工厂。
2025-07-09 09:37
近日,中国科学院近代物理研究所科研人员依托兰州重离子加速器冷却储存环,精确测量了极缺中子原子核硅-22的质量,实验发现硅-22的质子数14是一个新幻数。
2025-07-09 09:35
国家自然科学基金委员会7日发布消息,自然科学基金委近日制定重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。
2025-07-08 09:20
近日,由农业农村部南京农业机械化研究所联合有关单位研制的全自动水稻覆膜插秧技术装备在江苏省靖江市投入使用,开启了我国水稻覆膜插秧新模式。
2025-07-08 09:11
日前,全球领先的720V高压固态钠盐电池,在位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗的建亨奥能科技有限公司正式量产,标志着中国成为全球第三个实现固态钠盐电池商用量产的国家。
2025-07-08 09:10
从国家自然科学基金委员会获悉,该委日前制定了重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。
2025-07-08 05:05
什么是聚乳酸材料,在取代传统石化基塑料材料方面又有着怎样的优势?本期院士科普,让我们跟随中国科学院院士陈学思,一起走进生物降解高分子材料——聚乳酸的奇妙世界。
2025-07-07 14:19
科技的力量正让农民从传统体力劳动者向掌控全局的智慧决策者转变。
2025-07-07 12:33
在未来数十年,熟练使用人工智能很可能成为大多数职业的必备技能,并深刻影响就业市场。作为经济土壤中的“超级肥料”,新技术既带来传统岗位的替代,更促进新兴产业发展,直接创造新的岗位需求。
2025-07-07 09:12
抽水蓄能机组主要由发电电动机和水泵水轮机组成,利用山上山下两个水库进行水能和电能相互转换。
2025-07-07 09:11
回溯歼—10飞机研制历程,从立项、首飞到定型,历经数十载,“三滴油”看起来微不足道,却更加说明创新需要点滴用心、长期耕耘。
2025-07-07 09:10
加载更多