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发表于: 2019-8-15 17:37 | 显示全部楼层

"\u003Cdiv\u003E\u003Cp\u003E出品:太空伊卡洛斯\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E这次新发现的8个FRB重复源已经震惊了学界,自2007年至今,我们也只发现了2个FRB重复源:第一个FRB重复源编号为FRB 121102,从编号上看发现于2012年,至今已经有数十次爆发,2015年时爆发十多次,由阿雷西博射电望远镜探测到;第二个FRB重复源编号为FRB 180814.J0422 + 73,发现于2018年,由加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜探测到,2019年1月至2月公布,同批次公布的还有另外12个新的FRB单次源。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F217cd93709d44f0186f5e32f21217ee8\" img_width=\"791\" img_height=\"455\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E至今发现的70至80个FRB源中,只有FRB 121102和FRB 180814出现重复爆发的特点,但重复的频率完全没有规律。FRB 121102在2015年出现了十多次爆发,FRB 180814在2018年8月至10月发生了6次爆发,因此FRB重复源是相当罕见的,在FRB 180814还没有发现的时候,FRB 121102就像是一种另类般存在。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003EFRB源中文名称为快速射电暴,全部位于银河系之外,且距离都在数亿光年以上,大部分距离银河系数十亿光年不等,超过100亿光年的FRB源还没有发现。FRB的特点是在毫秒级时间内释放出相当于数亿颗太阳的能量,就像是宇宙的灯塔那样闪烁。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F0dc62660b7fe46cd8632c623c55aae25\" img_width=\"782\" img_height=\"604\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:FRB的特点是在毫秒级时间内释放出相当于数亿颗太阳的能量,就像是宇宙的灯塔那样闪烁\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E本次加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜一口气捕捉到8个重复源,使得FRB源的数量提升到80至90个之间。这8个FRB重复源FRB 180916、FRB 181030、FRB 181128、FRB 181119、FRB 190116、FRB 181017、FRB 190209、FRB 190222,源散射量为103.5至1281pc cm^-3之间,其中FRB 180916比较特别,不仅源散射量是最低的(103.5 pc cm^-3),而且法拉第旋转测量值也是最低的,仅为-114.6±0.6rad m^-2,远低于人类发现的第一个FRB重复源FRB 121102的560 pc cm^-3值。第二个FRB重复源FRB 180814源散射量为189 pc cm^-3,接近新发现的8个重复源最低值。显然新发现的8个FRB源散射量与之前发现的2个源没有较大的差异。川陀太空认为,根据FRB 121102的极化信号为螺旋图案,这说明爆发源有着极为强大的磁场,从磁场角度看,新发现的FRB 180916比FRB 121102要弱100倍左右。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F25a993e4ac32475e8d3d84e6aae892d7\" img_width=\"1800\" img_height=\"1594\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:FRB 121102所在宿主星系\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E算上之前发现的2个FRB重复源,人类一共发现了10个,与没有重复爆发的单次源相比,具有更宽脉冲信号的特点,这说明重复源和单次源之间的发射机制是不同的,这个结论基本上可以排除FRB是地外文明飞船引擎点火、人造信号发射器等可能。迄今发现的不重复爆发的FRB源具有精细的光谱时间结构,这是一种未知的发射机制,通过电离和非均匀介质传播进行转换,最终引发散射、闪光还有等离子体透镜效应等。在我们仅探测到第一个重复源FRB 121102时,一度怀疑这是不是飞船引擎点火的可能,因为单次源可以解释为地外文明飞船点火一次,然后飞走了,重复源可以解释为在同一地方多次点火。既然重复源和单次源发射机制不同,那么就不可能是其他文明的飞船。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003EFRB快速射电暴的物理机制目前仍然不清楚,目前掌握的80多个发射源也存在样本数量不足的问题,但我们可以发现每个源都有普遍性特点,即有着强磁场环境,这让我们联想到在超新星残骸中诞生的磁星耀斑爆发。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Fa04ed8154d244826ac56d107e6fcb35c\" img_width=\"732\" img_height=\"432\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:脉冲频率大幅度变化说明发射源的波动幅度较大,FRB源强磁离子环境相当复杂,有着极高的法拉第旋转测量值\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E根据FRB 180814在2018年8月至10月在6次爆发,其表现出极为复杂的脉冲形态和次脉冲,随着爆发的延续,其频率出现降低,也符合磁星耀斑爆发模型。这一点我们也在第一个FRB重复源FRB 121102中看到,这说明目前发现的10个FRB重复源都有相似特点。我们进行横向对比,在单次源中也发现了随着爆发的延续,其频率出现降低的现象,川陀太空认为,这也可以得出一个推论:那些单次源有可能在未来的某个时候变成重复源。由于我们对FRB快速射电暴的发现时间不是非常长,第一个FRB快速射电暴在2007年才发现,而且是对2001年的档案整理时发现的,因此人类探测到的第一个FRB快速射电暴其实是在2001年6月21日,记录在澳大利亚帕斯克射电望远镜的档案中。换句话说,在今后的档案整理或者回溯中,我们还可能发现更早前记录下的FRB快速射电暴。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E目前针对FRB 121102的观测仍然在继续,作为一个随时会再次爆发的快速射电暴,该源是我们了解其机制的最佳窗口。根据观测,FRB 121102时常表现出极为复杂的高频脉冲现象,同时拥有高度可变的光谱,脉冲最强时可达到8GHz,普遍在1GHz以上频率出现,最近FRB 121102一般在400至800MHz上出现。脉冲频率大幅度变化说明发射源的波动幅度较大,强磁离子环境相当复杂,有着极高的法拉第旋转测量值。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F277dcfdd0d4d46d7809d9d4839293ab3\" img_width=\"340\" img_height=\"226\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E本次发现8个FRB重复源的主力军是加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜,该站由4个直径20米、长度100米的圆柱构成,南北向布设,每个圆柱轴上安装了256个双极化天线馈源,针对400至800MHz频段。由此可见,CHIME射电望远镜将是未来人类探测FRB射电暴的主力军,甚至可以说专门为探测FRB进行了针对性优化。从2018年年底到2019年春季,CHIME射电望远镜都在调试中,这次同时发现8个重复源也算是情理之中,接下来新的重复源可能会接踵而至。目前这8个源距离银河系的到底有多远还没有计算出现,不过可以根据FRB 180814的经验进行甚长基线干涉测量定位,最终可确定其所在的星系和红移值。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E川陀太空指出,新发现的重复源FRB 180916需要值得深入研究,因为根据其推测距离在20至200kpc可以看出,这个源有可能在银河系边缘。按照最远值判断,200kpc也只有6万多光年,太阳系距离银河系中心有2.6万光年,如果这个距离值推测正确,那么FRB 180916就在银河系晕附近。这个说法只能说是个推测,也有可能是错误的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F4b78968660f44e609ebf82c3a5a342e2\" img_width=\"445\" img_height=\"420\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:太阳系距离银河系中心有2.6万光年\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F1c6f9acb1d8144bbb330ff76ac6a446a\" img_width=\"640\" img_height=\"297\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:银河系晕\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E如果FRB 180916位于银河系附近,且是一颗年轻且充满活力的脉冲星,那么其应该具有极高的空间速度,射电脉冲值会远远大于著名的脉冲星PSR B0329+54。我们已知该脉冲星近距离地球2643光年,自转周期为0.71秒,一旦FRB 180916爆发,应该比脉冲星PSR B0329+54还亮100倍,毕竟脉冲星PSR B0329+54光度只有10^23-25erg,而FRB 180916已经达到了10^38-41erg。从光度角度看,FRB 180916不应该在银河系附近。FRB 180916源最大散射量为103.5 pc cm^-3,对应最大红移为500mpc,相当于16.3亿光年,从这个角度看,FRB 180916似乎回到了自己正确的位置上。如果FRB 180916拥有类似超新星遗迹中的脉冲星潜力,那么比对VLA巡天调查、SDSS巡天数据有可能会有发现,结果也符合常理,在这些巡天结果中没有一个与FRB 180916的位置重合。从散射值可以看出,FRB 180916源应该和其他快速射电暴一样,为河外起源。当然,这些距离上的推测仅仅是根据FRB 180916源的一些现象进行推论,最佳的方法仍然要等待甚长基线干涉测量结果。如果其位于银河系附近,那么未来数十年就会较大的位移,毕竟距离我们更近。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Fc5dbe519c73c4f77b9e5fdd9211bcbfb\" img_width=\"550\" img_height=\"516\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:SDSS巡天\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E新发现的FRB 180916源有着偏低的散射值,川陀太空认为该特点还会被持续放大或者深挖,如果FRB 180916是磁星,那么其形成的磁星风会对较低的散射值产生影响,预计在未来数十年至数百年的时间内散射值进一步下降。也有天文学家认为,中子星双星合并也会形成毫秒级磁星,由于其喷射质量较低,所以散射量也较低,从这个角度推测FRB 180916源是双中子星合并后形成的磁星。散射值低还有一个推测,如果FRB 180916源是超新星包围起来的磁星,那么根据塞多夫-泰勒时间尺度进行推算,其年龄在数千年以上,并不像一颗刚刚形成的磁星。恰恰相反,FRB 180916源相当活跃,这也似乎印证了FRB 180916源周围存在相当致密的介质,即超新星爆发后的喷射物。许多模型表明,FRB 121102重复源的年龄只有数十年的历史,至少我们可以分析出,FRB 180916源比FRB 121102更老,换句话说,处于400-800MHz的快速射电暴比高频1.4GHz的年龄更老。偏低的散射值还有一个推测,川陀太空认为,FRB 180916源有可能位于星系的中心区域,只有在星系中心附近的区域才有更加致密0的介质。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Fb6e57cdd7e0a4e7395ed3cd3604ff4c0\" img_width=\"688\" img_height=\"403\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:中子星双星合并也会形成毫秒级磁星,由于其喷射质量较低,所以散射量也较低,从这个角度推测FRB 180916源是双中子星合并后形成的磁星。\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E到目前为止,科学界还没有给出一个精确的快速射电暴脉冲发射和传播模型,以上根据散射值的一些推测可能会出现偏差,因为其中还涉及到与星际介质散射的干扰,如果排除星际介质的干扰将是下一步要解决的问题。在以上FRB重复源中,科学家发现频率下降时出现次级脉冲爆发现象,每次仅相隔数毫秒。该现象可能与等离子体不同位置发射有关,我们已经在脉冲星、木星衰变脉冲和太阳上观测到,动态光谱中出现了次级脉冲,虽然太阳的磁场比快速射电暴要低得多。但快速射电暴次级脉冲也有自己的特点,即单向传递、频率下降等特点。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E综上,对于加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜所观测到的8个新FRB重复源,川陀太空认为是相当珍贵的,因为平方千米阵最近也发现了20个FRB源,没有一个有重复特点,这20个源观测时间为7至45天,没有表现出重复暴发的可能。但这种现象也并不能说明重复源依然是罕见的,平方千米阵在观测频率与CHIME射电望远镜有不一致的地方,大多数FRB源只会被重复观测一次,因此如果没有重复爆发,就可能列入单次源,但不代表这个源不会重新爆发。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F3be5234188de44078f2458a9d4f84229\" img_width=\"533\" img_height=\"300\" alt=\"单次释放能量比肩5亿颗太阳,两种发射机制反而让科学家感到迷茫\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E图注:FRB 121102源在2018年底的时候,5天内爆发4次\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E形成鲜明对比的是,FRB 121102源在2018年底的时候,5天内爆发4次,如此高频发作也让科学家非常意外,这给了我们一种假象,如果没有密集爆发,就可能是单次源。新发现的8个重复源虽然给了我们更多的样本,但也带来了一些问题,让快速射电暴更加捉摸不透。比如有2个源与FRB 121102释放环境不同,即便都是重复源,也有可能存在发射机制上的差别。但至少我们明白了,重复源和非重复源是有不同的发射机制,同时非重复源有可能重新爆发,变成重复源。(未经授权谢绝转载)\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E"'.slice(6, -6),      groupId: '6725290366397858308
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