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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 亚洲金融科技博览会在香港举行 探讨合作新机遇

  • 国庆期间海南离岛免税市场销售火热

独家策划

推荐阅读
记者邓晖从清华大学获悉,该校物理系丁世谦团队近日利用自主研制的148纳米连续波真空紫外激光,以及与合作团队共同研制的掺钍-229氟化钙晶体,实现钍-229核跃迁吸收光谱测量,并将激光频率稳定锁定至核跃迁,实现核光钟运行。
2026-10-09 10:02
获嘉县艳阳天农业服务专业合作社理事长徐方子站在试验田的地头,轻点手机屏幕,电动阀应声开启,水肥顺着滴灌管线精准送达每一株玉米根部。从“会种地”到“慧种地”,从中原粮仓到国人餐桌,河南把创新嵌进农业家底里,让老把式用上新技术,让泥土地长出新生意。
2026-10-09 10:03
国家卫生健康委、国家发展改革委近日印发《医疗康复护理扩容提升工程实施方案》。根据方案,“十五五”期间,原则上支持每个省份建设至少1个康复或护理临床重点专科,省级、设区的市级临床重点专科建设向康复、护理专业倾斜。
2026-10-09 10:05
题:新就业形态劳动者权益保障新规回应哪些关切 随着依托互联网平台就业的新就业形态劳动者数量持续增长,新就业形态劳动者权益保障办法将着力保障该群体合法权益,推动新就业形态健康发展。
2026-10-09 10:07
作为区域性的综合农业服务枢纽,现代农事综合服务中心可以统筹农技、农资、农机、加工、物流、销售等服务能力。“十五五”期间,数字乡村、智慧农业既要持续加强技术研发,也要更加重视通过完善的服务体系把数字化、智能化能力送到田间地头。
2026-10-09 10:11
9月24日,江苏苏州太仓市沙溪镇虹桥村连片稻田里,晚稻正值灌浆关键期,预计10月下旬即可开镰秋收。自此,太仓全市366台粮食烘干设备实现清洁热源100%全覆盖,秋粮归仓的“最后一公里”即将全程用上绿能。
2026-10-09 10:14
你知道吗,复杂的电路系统也可以“纺”进柔软的纤维里,编织机器人电子皮肤成为可能。
2026-10-08 09:26
全球河流每年向海洋输送多少微塑料?答案是约26万吨。河流是陆源微塑料进入海洋的重要通道之一,但全球河流一年到底输送了多少微塑料,这些污染又集中在什么时候入海,一直缺少可靠估算。
2026-10-08 09:18
水稻的生长发育涉及不同类型细胞的协同作用。
2026-10-08 09:17
一粒黄豆,如何酿成一瓶“智慧”酱油?一把原丝,怎样织就全球棉纺织行业首座“灯塔工厂”?一颗玉米,又如何扛起粮食安全的分量?
2026-10-08 09:16
在分子的镜像世界里,生命体系的某些关键分子,为何偏爱其中一种模样?
2026-10-08 08:30
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
加载更多