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科學報 科學文摘 宇宙

一項快速射電暴的新發現,只會加深這些劇烈能量爆發的神秘性


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更新日期:2022309
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究竟什麼是快速射電爆呢?

讓我馬上說清楚,沒有人知道的事。令人惱火的是,也意味著這比以前更加複雜,但是我們離理解它們更近了一步。

快速射電爆,簡稱FRB,是當今更為持久的宇宙學謎團之一。它們就像宣傳的那樣:來自太空的射電輻射非常快(通常只有幾毫秒)且具有非常強烈的閃光。很多東西可以發射無線電波:行星(木星是發射無線電波的大源頭),太陽,恒星,爆炸的恒星,星系,塵埃,凡是你想得到的東西都可以發射無線電波,但是這些往往持續發射無線電波。即使是在無線電波中閃光的東西(如脈沖星,即旋轉的中子星)也會以非常清晰的周期反複閃光。

左側的白點是脈沖星,右側白點為白矮星。(圖源:abjmm)

很多快速射電爆電爆(FRB)不像那樣(周期性反複閃光)。最先發現的快速射電爆就像一次性用品,一次閃光非常短暫,之後消失。這令人惱火,因為很難從這些得知任何信息。然後發現一些反複,多次閃光的快速射電爆,雖然沒有任何明顯的周期(換句話說,閃光的時間似乎是隨機間隔)。這很有趣,這意味著任何導致反複爆發的原因都不會在這個過程都會遭到破壞;這就排除了爆炸的恒星之類的星體。

要弄清楚它們在太空的位置是很困難的,在檢測到的數百個快速射電爆(FRB)中,只有少數被定位了——而且“很少”,我的意思是只有四個。而在這四個當中,只有一個-FRB 121102-是反複爆發的快速射電爆(FRB)。它被發現於數十億光年外一個遙遠的矮星系,並且是一個奇怪的星系:它的形狀不規則,金屬豐度低,這就是天文學家所說的“沒有太多重元素”。

矮星系NGC 5949,距離我們約為4400萬光年,位於天龍座。上圖由哈勃太空望遠鏡拍攝。

現在事情變得更加混亂。一個名為FRB 180916.J0158+65的新快速射電爆(在它首次出現的日期,2018年9月16日,以及知道它在太空中的坐標之後)被定位,而它的來源再次令人驚訝:一個大約5億光年遠的螺旋星系。

8.2米的雙子座北望眼鏡拍攝了這張快速射電爆-FRB 180916.J0158+65-(上圖綠色圓圈)的位置圖,該望眼鏡位於距地球約5億光年的螺旋星系的恒星形成區域。來源:雙子座天文台

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這很奇怪。這個星系擁有的金屬豐度是矮星系內FRB 121102 的五倍,質量是它的100倍!所以,它們很不一樣。具有不同的金屬性的星系往往具有不同的恒星形成史,甚至在它們中是不同種類的恒星。這一新的發現似乎暗示,就快速射電爆(FRB)而言,這並沒有多大區別。快速射電爆(FRB)都很樂意出現在這兩個星系中。

不僅如此,通過仔細研究兩次爆發的無線電信號,天文家們已經確定FRB 121102 來自一個高度磁化的環境,就像中子星周圍的環境,但新的 FRB 180916.J0158+65,僅有其千分之一的磁化環境!因此它來自一個磁化非常弱中子星。

這真的很奇怪。中子星像是奇怪的野獸,它們的許多表現,如周期性的能量閃光,以及巨大的爆發,噴出大量的能量,都與它們強大的磁場有關。但是把無線電快速爆發和一個磁場很弱的快速射電爆(FRB)聯系在一起就很奇怪。

因此,這個新發現很重要,因為它表明快速射電爆(FRB)是多種多樣的,但有些令人惱火,因為它的發現確實使快速射電爆複雜化。但是,宇宙很複雜,我們只是想弄清楚這些。這一切,一步一步地發生,有時感覺我們就像在黑暗中蹣跚而行。但是,如果你走的足夠多,你肯定會在某時候遇到一些重要的事情。所以,我們得繼續走。

一個旋轉的中子星在強大的磁場中鞭打著它周圍的亞原子粒子。圖源:美國國家航天局/Swift/阿洛爾·西蒙內特/索諾馬州立大學(NASA/Swift/Aurore Simonnet,Sonoma State University)

我們對快速射電爆(FRB)的了解還為時過早。這讓我想起了伽馬射線爆發,它也很罕見,很難定位。然後,我們開始把它們定位下來,之後它們很快就變得更容易理解了……而且來自許多不同種類的物體。如果快速射電爆(FRB)也是一樣的話,我一點也不驚訝。

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左側明亮亮點是一次伽馬射線爆發事件(圖源:tupian.baike)

這個反複爆發的快速射電爆的新發現是這個發現過程中的一個步驟,而不是目標。我們需要更多的定位,獲得更深層的圖像,在多個波長上觀察它們,跟蹤它們數年,然後開始分類。一旦我們有足夠多的例子和足夠多不同的特點,我們將開始真正了解它們。在那之前,我們只需要盯著天空。

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Phil Plait-時影

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