天文学家探测到来自深空的重复无线电暴模式

快速射电暴可能以某种规律和合理性闪烁。
An artists interpretation of a telescope receiving radio bursts from deep space.
英国的洛厄尔望远镜探测到了来自深空的32次爆发,帮助天文学家团队发现了其闪烁的规律。Kristi Mickaliger

天文学家们花了六年时间观测一个距离地球数百万光年(一亿亿光年)的未知天体反复爆发。他们仍然不知道是什么在释放这些剧烈的能量爆发,但一个团队认为他们至少弄清楚了这些银河系外烟火表演可能发生的时间。如果他们是对的,这个天体将在整个夏天持续发出耀斑——这可能为现代天文学最大的谜团之一提供一系列新的线索。

“每一次脉冲都在告诉你新的东西,”参与发现新规律的英国曼彻斯特大学天文学家Kaustubh Rajwade说。“如果我们只观测了10次脉冲,我们就不会看到这个。”

在2000年代末和2010年代初,天文学家们开始注意到天空中点缀着无线电波的闪光。每一次闪光都标志着一次潜在的灾难性能量释放,其能量相当于太阳几十年产生的能量,但压缩在几千分之一秒内。不管是什么导致了后来被称为快速射电暴(FRBs)的现象,它一定是宇宙中最戏剧性的爆炸之一。理论家们放飞想象,提出了遥远的超新星、中子星碰撞,甚至外星飞船的可能性。

然后出现了重复的爆发。2015年,天体物理学家们探测到了来自2012年首次闪光点的一个深空区域的另外十次快速射电暴。那个天体,无论是什么,显然已经幸存下来并再次爆发。又一次,又一次。射电望远镜记录下了来自这个高产发射源的数十次,甚至数百次探测。它似乎随机闪烁,有时间隔仅十分之一秒就会发出连续的闪烁,有时则间隔数天甚至数月。已知的大约一百个快速射电暴源中,近二十个后来被证实为“重复源”,其中大部分 在过去一年里由加拿大氢强度测绘实验(CHIME)望远镜的天文学家发现。

在这批重复源中,CHIME合作观测到的只有一个源以可探测的模式闪烁,是一个为期16天的周期,交替出现活跃期和静默期。渴望具体信息的理论家们抓住了这个数字,推测16天可能与磁化中子星的自转摆动相匹配,当它指向地球时,爆发就会变得可见。

现在,Rajwade和他的合作者们又检测到了第二个可能的模式,这次是在最初的2012年重复源中。他们于5月在《皇家天文学会月报》上详细阐述了他们的发现。

该团队利用了他们能获得的所有时间在英国的洛厄尔望远镜上观测这个最初的重复源,总计约120小时,分散在四年里。在那宝贵的几个小时里,重复源发出了32次短暂的爆发,足够Rajwade在去年秋天分析时看清其行为模式。“我基本上绘制了我的数据,”他说,“然后立即就直观地看到了这个模式。”

在收集了跨越六年、已发表的250次额外爆发数据后,Rajwade认为他有足够的证据来论证该重复源的行为是规律的。他计算出,该源在90天内随机闪烁,然后静默67天。然后这个周期重复——总共是157天。该团队预测,该源将在6月2日开始三个月的爆发期。

但目前这一发现仍未得到证实。由于望远镜维护和观测时间的激烈竞争,该团队的120小时观测恰好大部分落在他们现在理解的重复源“开启”期间,这可能会影响他们的结果。他们需要规律间隔的后续观测来确认该源是否真的遵守他们推断的时间表。

“这里肯定有什么有趣的事情在发生,这一点大家都可以达成一致,”阿姆斯特丹大学的射电天文学家Kelly Gourdji(她没有参与这项研究)说。“但是,我们需要更大的数据集来证实和完善。”

其他快速射电暴研究人员也对未来的工作充满热情。“这是非常令人兴奋的事情,对全球社区的推进很有好处,”麦吉尔大学天文学家、CHIME合作组成员Emmanuel Fonseca说。“这些发现真的缩小了范围,让我们有望有一天能够清晰地了解这些天体是什么。”

长达157天的周期(与另一个重复源的16天周期相比)为可能发出这些爆发的天体提供了新的线索,暗示着比单个中子星的快速旋转和摆动慢的东西。“很难从内在解释这一点,”Gourdji说。

新的模式更强烈地支持了描绘相隔遥远的天体周期性相互干扰的理论。“我猜测可能是一个轨道系统,”Rajwade说。“快速射电暴实际上来自于像中子星这样的致密天体,但它可能围绕着任何东西运行:大质量恒星、黑洞,现在一切皆有可能。” 快速射电暴也可能具有多种起源。

他真正想知道的是,其他已知重复源的混乱闪烁中是否隐藏着其他模式,因为天文学家需要更多的例子来得出确切的结论。经过半个世纪的仔细观测才揭示出最初重复源的半年周期。如果其他快速射电暴源的周期更长,那么它们将更难被辨别。只有通过收集更大规模的射电暴样本,天文学家才能开始辨别这些遥远星系中真正发生的事情。

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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