最遥远、最古老
快速射电暴(FRB)是一种强大的射电脉冲,它们的持续时间非常短暂,仅在毫秒之间。
在一篇新发表于《科学》杂志上的论文中,一个国际研究团队报告了一个迄今为止传播得最遥远的FRB,这个爆发了巨大能量的射电信号在被地球上的望远镜捕捉到之前,已经在宇宙中穿行了约80亿年。这一事件被命名为FRB20220610A。
2022年6月10日,位于西澳大利亚的ASKAP(澳大利亚平方千米阵探路者)射电望远镜探测到了FRB 20220610A。研究人员先是利用ASKAP,精确地确定了射电暴的来源,发现它比迄今为止所探测到的任何FRB源都更古老、更遥远。这样的发现令天文学家惊喜不已,在此之前,他们并不知道在如此遥远的过去FRB是否存在。
快速射电暴(FRB)以及用来探测和定位它的仪器。(图/MACQUARIE UNIVERSITY)
然后,当他们使用位于智利的甚大望远镜(VLT)搜索它的来源星系时,发现它是由两个或三个明亮的团块组成的。这表明,这一事件可能源自于一组正在发生碰撞、并合的星系。
测量看不见的物质
FRB是分析宇宙的一个非常有用的工具,因为它们可以用来探测星系之间的物质,帮助科学家测量那些目前我们无法看见的物质。
当FRB穿过星系和星系之间时,它们会穿过热气体,导致它们发射的低频射电波比高频射电波传播得更慢,这种现象被称为色散。这意味着,不同频率的射电波到达地球上的望远镜的时间略有不同。根据这一现象,天文学家就可以推断出一些对其他类型的望远镜来说太热的、太弥散的物质的存在。
当天文学家计算那些由原子构成的普通物质的数量时,他们发现有一半物质“失踪”了。这些物质很可能就隐藏在星系之间。当FRB穿过星系之间的物质时,波长越短的高频射电波会比波长越长的低频射电波更快地穿过。星系间的物质越多,FRB中的低频射电波就会被落后得越多。(图/ICRAR)
FRB20220610A所产生的信号的色散延迟比之前的大多数观测结果都大,这表明它在其80亿年的旅程中穿过了很多物质。这样的结果证实了天文学家之前从那些距离更近的FRB研究中得出的结论:距离越远,FRB信号的色散延迟在抵达地球时就越大。
不过,新的发现也对现有的FRB模型提出了挑战:这一事件在几毫秒内释放的射电暴相当于太阳30年来的总辐射,这样的能量比理论预期的要强大3倍以上。因此,研究人员表示,在了解到这样的极端事件的存在后,应该对这类计算加以调整。接下来,天文学家需要对FRB的能量分布估计进行改进。
期待更多样本
自2007年首次探测到FRB以来,天文学家不断地捕捉到这些强烈的射电波暴发事件,其中大多数FRB都来自相当遥远的星系。然而,还有一些关于FRB的基本问题,一直让天文学家困惑不已,比如:究竟是什么产生了FRB?
虽然天文学家仍不知道是什么导致了这样巨大的能量暴,但新论文证实了FRB是宇宙中常见的事件。更令人兴奋的是,天文学家们已经开始测量它们的性质。随着天文学家们探测到越来越多来自遥远星系的FRB,更多关于宇宙如何演化的信息也将随之揭开。
接下来,研究团队表示他们将要更好地了解产生强大能量暴的早期宇宙条件。ASKAP是目前探测和定位FRB最好的射电望远镜。目前正在西澳大利亚和南非建造的国际平方千米射电望远镜阵(SKA)将会更好地帮助天文学家定位更古老、更遥远的快速射电暴。镜面直径近40米的ESO的特大望远镜(ELT)目前也正在高而干燥的智利沙漠中建造,届时将可以用它研究源星系。
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