两种神奇的疑号,来自统一个中央_神奇的两种意_怪人怪事

两种神奇的疑号,来自统一个中央_神奇的两种意

怪人怪事 2023-05-04 14:30www.bnfh.cn怪人怪事

两种神秘的信号,来自同一个地方


神秘的射电暴

快速射电暴FRB是来自深空的强大射电波脉冲,它们转瞬即逝,仅持续几毫秒。自2007年探测到这些射电波的暴发以来,天文学家已经发现了600多起FRB事件,其中大多数FRB来自相当遥远的星系。,一直让天文学家困惑不已的一个基本问题仍然没有被完全解开究竟是什么产生了FRB?

根据光速和FRB的持续时间,理论学家认为FRB与类似中子星、黑洞、白矮星这样的致密天体有关。

2020年,科学家在这一领域迈出了一大步。来自全球各地天文台的团队探测到了一例来自银河系内的FRB。最终,天文学家定位到了它的来源——一颗被称为SGR J1935+2154的磁陀星(也被称为磁星)。那是一种表面磁场强度超过地磁场的百万亿倍的中子星。

2021年,中国第一颗空间X射线天文卫星“慧眼”团队同样报告,“慧眼”不仅探测到了来自磁陀星的X射线暴,确认了它是神秘的FRB的来源。

磁陀星产生FRB的一种可能机制。CHIME望远镜的主要目标就是寻找FRB。(图/原理)


但天文学家同样认为,FRB可能不止这一种来源。比如,致密天体间的并合(比如中子星和黑洞的并合或者白矮星和黑洞的并合等等),或者致密天体的灾难性坍缩(比如中子星坍缩成黑洞),在理论上都有可能是FRB的来源。

同样早有天文学家预言,两颗中子星并合且坍缩成黑洞时,磁场的突然消失会产生一次FRB。变化的磁场产生电场,这其实就是大多数发电站产生电力的方式。而坍缩时磁场的巨大变化足以带来FRB的强烈电磁场。

近日,一组天文学家在《自然·天文学》上发表了相关证据。研究人员通过数据讲述了一个宇宙级灾难事件的过程两颗致密的中子星在并合成一颗“超大质量”中子星时发出了引力波,也就是对撞激起的时空的涟漪。在坚持了约两个半小时后,这颗巨型中子星坍缩形成一个黑洞,在这个过程中产生了一次FRB


寻找铁证

这个故事要从LIGO说起。LIGO是过去10年间天文学界无可争议的大明星,它专门负责探测引力波,也就是大质量天体相互碰撞(并合)时产生的时空扰动。目前,天文学家发现了两起双中子星并合事件。至关重要的是第二起,被称为GW190425

尽管这一事件相当令人激动,但出现了些问题。这一事件的信号仅仅被LIGO位于利文斯顿的正在工作的探测器捕捉到了,那时,另一处位于汉福德的探测器恰巧处于离线状态。由于双中子星的信号相当微弱,其他引力波天文台也没有得到数据。

更糟糕的是,费米卫星当时被地球挡住了,它本来可以探测到来自并合的伽马射线,从而确认GW190425起源。,似乎也没有其他设备探测到相关的光学信号。

幸运的是,发生这一事件时,专门探测FRB的加拿大氢气强度映射实验CHIME正在运行。CHIME的研究人员花了两年时间才发布它的第一批数据。

有了新的数据后,研究人员很快确定了被称为FRB 20190425A的快速射电暴,在GW190425之后仅两个半小时便发生了。但因为GW190425的确切来源非常不确定,所以有5%的几率这可能只是个巧合。


不太可能是巧合

关键的线索在于FRB追踪它们经过的气体总量。简单来说,这样做的原理在于,高频射电波在气体中的传播速度比低频波快,所以它们之间的时间差可以告诉科学家气体总量。天文学家知道宇宙的平均气体密度,他们可以将这种气体含量与距离联系起来,这就是所谓的“麦考特关系”。

(图/原理)


结果发现,FRB 20190425A穿过的距离与GW190425的距离几乎完美匹配

即使有了所有的证据,目前仍有200分之一的几率这可能是一个天大的巧合。但研究人员希望他们能达到99.999%的把握。证实或反驳这一理论的关键证据将来自FRB方向的光学或伽马射线闪,但它们暂时消失了。

值得期待的是,引力波探测器LIGO、Virgo以及KAGRA即将重新启动运行,开始新一轮的观测,并且比之前更灵敏。而CHIME和其他射电望远镜也已经准备就绪,探测任何可能来自中子星并合的FRB。或许很快,我们就能知道,这究竟是昙花一现,还是一次具有深远意义的发现。


来源确定了吗?

那么,即使确认了双中子星并合的来源,能否说我们就此发现了所有FRB来源?答案基本是否定的。目前研究认为,宇宙中没有足够的并合中子星来解释FRB的数量。比如,一些FRB仍然是由SGR J1935+2154那样的磁陀星产生的。

对FRB的探索不仅能加深我们对宇宙的理解,也有望带来研究宇宙的新方法。例如,天文学家可以利用FRB来搜寻宇宙中失踪的重子物质。



参考来源

http://theconversation./for-the-first-time-astronomers-have-linked-a-mysterious-fast-radio-burst-ith-gravitational-aves-202341

http://.sciencenes./article/neutron-star-collision-fast-radio-burst

封面图&首图Dana Berry, NASA

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