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【科技日报】中国天眼“看到”持续活跃快速射电暴

2022-06-10 科技日报 陆成宽
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FAST望远镜与VLA望远镜合成图。受访者供图

  位于贵州的那口大锅,最近又炖出了一锅好菜。

  6月9日,《自然》发表了一项快速射电暴方面的研究成果。在中国天眼(FAST)的加持下,中科院国家天文台等单位的研究人员发现了全球首例持续活跃的重复快速射电暴FRB 20190520B。

  这一发现引起天文学家的广泛兴趣。用中国天眼首席科学家、中科院国家天文台研究员李菂的话说,“FRB 20190520B有着非常奇特的特性,在国际天文界引起了广泛关注,开启了一个新的热点研究方向。”

  它的家在距离我们30亿光年的矮星系

  快速射电暴(FRB)是宇宙中一类神秘的爆发现象,可以在一毫秒内爆发出大约太阳一年才能辐射出的能量。2007年被发现以来,快速射电暴一直是天文学最前沿的研究方向之一。

  时间回到2019年。那时,论文第一作者、国家天文台牛晨辉博士在处理FAST观测数据时发现,5月20日的数据存在重复的高色散脉冲。“当时很激动,我们很快排除了这是脉冲星和射电干扰,确定了该脉冲来自一个新的快速射电暴。”牛晨辉说。依照国际惯例,该快速射电暴被以探测日期命名为FRB 20190520B。

  在后续观测中,研究人员发现FRB 20190520B并不像其他快速射电暴闪烁一次便神龙见首不见尾,而是持续活跃,一直在闪耀。

  为找到这一快速射电暴的家,也就是其宿主星系,研究人员邀请了美国甚大阵列望远镜(VLA)加入观测。

  由于FAST提供的位置相对精确以及FRB 20190520B非常活跃,研究人员在第一次的VLA观测中就探测到了来自FRB 20190520B的爆发,并发现了一颗与之对应的致密的持续射电源。

  “这是第二例探测到伴随有致密射电持续源的快速射电暴。”牛晨辉强调。但是,这个射电持续源的对应体究竟是什么,研究人员依然未知。

  随后,经研究人员邀请,美国帕洛玛望远镜和凯克望远镜、加拿大-法国-夏威夷望远镜和日本斯巴鲁近红外光学望远镜也加入观测行列。

  “在综合分析观测数据后,我们确定FRB 20190520B的‘家’是一个距离我们30亿光年的贫金属矮星系。”牛晨辉说道。

  有望建立全新的快速射电暴演化图景

  在得到宿主星系的信息后,研究人员推算出,FRB 20190520B宿主星系贡献的色散值非常大,远远超出了其他已知快速射电暴的对应值。

  “色散是电磁波信号在介质中传播时,与传播路径中的介质相互作用,造成信号的高频成分比低频成分传播快的现象。色散能够记录快速射电暴在传播时走过的路。”牛晨辉解释说,宿主星系贡献的色散值非常大,意味着FRB 20190520B爆发源附近的电子密度很高、电磁环境非常复杂。

  另外,此次FAST发现的FRB 20190520B与美国阿雷西博望远镜2016年发现的FRB 20121102A非常相似。二者都极为活跃,都拥有复杂的电磁环境。

  更重要的是,FRB 20190520B各方面的特征都更为极端。比如,FRB 20121102A只是存在爆发活跃期,但是FRB 20190520B从未停止爆发,目前FAST已经探测到了几百次FRB 20190520B爆发;同时,FRB 20190520B的局部电子密度分布更加复杂。

  牛晨辉表示,综合FAST的近期观测数据,FRB 20121102A和FRB 20190520B很可能代表了快速射电暴的演化早期阶段,有望揭开快速射电暴起源的神秘面纱。

  对此,快速射电暴领域创始人邓肯·洛里默评价说:“基于FRB 20190520B这些特征及其持续射电源的存在,我认为快速射电暴可能有不同的分类。随着快速射电暴样本的持续增长,预计未来几年内,我们能够拨开快速射电暴神秘的面纱。”

  在李菂看来,未来FAST的持续观测,特别是执行“快速射电暴巡天”优先重大项目,有望建立全新的快速射电暴演化图景。

(原载于《科技日报》 2022-06-10 02版)

打印 责任编辑:阎芳

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