重庆麻将机遥控器|重庆麻将怎样打

面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

首頁 > 科學普及 > 科普文章

快速射電暴:宇宙物質分布的“探針”

2019-07-30 中國科學報 池涵
【字體:

語音播報

  澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的ASKAP望遠鏡陣列探測并精確定位快速射電暴想象圖 圖片來源:CSIRO/ Andrew Howells博士

  澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的ASKAP望遠鏡陣列,位于西澳大利亞的Murchison射電天文臺 圖片來源:CSIRO, Dragonfly Media

  快速射電暴(FRB)是一類持續時間為毫秒量級的超亮射電脈沖信號。從2007年第一次被發現至今,全球各地的射電天文學家已經公布了80多個獨立的快速射電暴事件。然而此前,僅有重復快速射電暴FRB 121102被精確定位。

  近日,美國哈佛大學空間物理中心助理教授Vikram Ravi 和英聯邦科學與工業研究組織澳大利亞國家望遠鏡中心研究員Keith. W. Bannister分別在《自然》和《科學》發表論文,實現了對兩個非重復射電暴信號的定位。

  3.1秒的邂逅

  以我國為主的第一個快速射電暴信號的發現者、中科院紫金山天文臺博士生張松波告訴《中國科學報》,此次發現是對一次性爆發的快速射電暴的精確定位,由來自澳大利亞平方公里陣探路者(ASKAP)項目組和來自美國的深天十天線陣列原型(DSA-10)分別獨立地對非重復射電暴FRB 180924 和FRB 190523 進行了精確定位。

  張松波認為,對非重復射電暴的定位相比于重復射電暴要更加困難。

  他告訴記者,望遠鏡的分辨率與波長成正比、與口徑成反比。單口徑射電望遠鏡必須建得足夠大,才能提供足夠的分辨率和靈敏度,才能探測到更暗或更遠的快速射電暴。

  而要將射電望遠鏡的分辨率提高到可以精確定位的標準,只能通過陣列實現。

  張松波說,這類望遠鏡陣列的基線長度可達數千米,角分辨率可達角秒以至亞角秒的量級。

  但陣列的搜尋方式卻會產生巨大的數據量,且會極大降低其搜尋視場。

  單口徑射電望遠鏡的分辨率不高,而射電望遠鏡陣列則因為其視場限制和超大的數據處理量,很難直接探測到快速射電暴。

  此前,只有經單口徑望遠鏡巡天確定了大致位置范圍,再由射電望遠鏡陣列對準這個方向,重復射電暴才有被探測到的可能性。FRB 121102就是這樣利用美國甚大天線陣(VLA)進行的精確定位。

  但重復快速射電暴的重復爆發頻率非常難以確定,往往在長時間沉寂后又在幾周或幾個月里集中出現,想要探測依舊需要足夠的時間和運氣。

  張松波說,最新的這兩次發現,都是射電望遠鏡陣列對快速射電暴的直接觀測,是對快速射電暴實時搜尋能力的一個極大突破。

  這次的觀測所用的射電望遠鏡陣列數據量極大,而為了提高視場,如ASKAP裝備的相位饋源陣列(PAF),會使其數據量在原基礎上提高30多倍,其最大吞吐量可達75TB/s,但只能實時緩存3.1秒用于成像的基帶數據。

  “也就是說,超過這個時間窗口,快速射電暴信號將失去被定位的可能。”張松波說。

  這就要求極高的數據處理能力,FRB 180924就是在探測到信號后281毫秒就得到了確認。

  這證實了利用射電望遠鏡陣列對快速射電暴進行直接觀測的可行性,張松波相信,必將有更多的快速射電暴被更多的射電望遠鏡陣列觀測到,并精確定位。

  謎一樣的遙遠閃光

  這兩次發現,極大地擴充了快速射電暴精確定位的樣本量。能夠對快速射電暴定位,給了天文學家們綜合其他數據、研究其成因的機會。

  中科院紫金山天文臺研究員吳雪峰告訴《中國科學報》,關于FRB的成因已經有很多理論,現在還很難確定哪個是正確的,但基本都與致密星的特別活動相關,如雙中子星或白矮星的合并、快速旋轉的大質量中子星塌縮成黑洞等。

  此前,由于重復快速射電暴FRB 121102被精確定位于距離地球約30億光年的亮度較暗、質量較小的矮星系中,所處位置恒星形成率較高,使得很多理論開始偏向這一方向。

  然而此次,FRB 180924 和FRB 190523的宿主星系距離地球分別為40億光年和70億光年左右,都是較明亮、大質量的星系,而且,恒星形成率非常低。

  “這使得快速射電暴的起源理論再次成謎,也提供了更多的可能性,或許FRB的起源確實就可以分為兩種。”吳雪峰說。

  不論如何,通過定位證實快速射電暴確實起源于銀河系之外的遙遠宇宙深處,為研究快速射電暴這一全新天文現象的理論工作提供了堅實的基礎,關于其超大能量(瞬間爆發的能量甚至可以超過太陽10年所提供的能量總和)的估計將不再只是一個假設。

  吳雪峰強調,而各類依據其宇宙學距離所做的物理應用,如對宇宙重子數密度的探尋等,都有了切實可行的依據和逐漸擴充的樣本。

  印證宇宙學命題的探針

  “FRB最直接的應用是作為星系際介質的探針,進而探究星系際介質的重子比例,這對于基礎粒子物理和宇宙學的各類模型,都有著至關重要的作用。”中科院紫金山天文臺副研究員魏俊杰告訴《中國科學報》。

  比如,通過對銀河系脈沖星射電脈沖信號的研究,科學家已經對銀河系的電子分布有了一個比較清晰的認識,如NE2001模型和YMW16模型,都對銀河系任何方向的電子數密度分布給出了一個比較準確的估計。

  而想要對銀河系外的電子數密度進行估計,以前基本只能靠理論估計,但現在,FRB給了科學家直接測量星系際介質自由電子數密度分布的契機。

  魏俊杰告訴記者,不同頻率的信號在穿過冷等離子體的時候,會產生不同的時間延遲,而這個延遲與頻率的平方成反比,因此頻率越低的信號延遲效應越明顯。通過測量某一個FRB信號的延遲,就可以得到這個方向的電子數密度。

  “這次對兩個FRB信號的探測和定位,使得FRB的起源討論被放在宇宙學的范圍上。”魏俊杰說。

  張松波則強調,宇宙之大,奧秘甚多,我們所知甚少,所以需要更多地去探尋。

打印 責任編輯:侯茜
  • “科學”號從西太平洋帶回了啥
  • 夜深花無眠——木蝴蝶

掃一掃在手機打開當前頁

© 1996 - 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號 京公網安備110402500047號

聯系我們 地址:北京市三里河路52號 郵編:100864

  • 重庆麻将机遥控器 万人棋牌 云南11选5助手软件 快3技巧 娱乐城送88现金 qq捕鱼大亨 cdkey 福建快3万能走势图 北京快乐赛车直播 新浪体育棋牌围棋直播 时时彩助赢软件 内蒙古时时彩开奖走势图