对快速射电暴的研究 , 或许有助于我们更好地理解宇宙的起源 。
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▲2021年3月29日在维护保养期间拍摄的被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST) 。 图/新华社
文 | 长桥
3月18日 , 国际著名的《科学》杂志刊发了快速射电暴研究的新进展 。 这是一项由“中国天眼”FAST与之江实验室科学家联手取得的最新科研成果 。 消息经由媒体报道后 , 引发了舆论广泛关注 。
然而 , 中国天眼到底获得了什么新发现 , 这一发现有什么意义?新闻报道均语焉不详 , 但很多天文爱好者又很关心 。
什么是“快速射电暴 ”?
【中国天眼这项重大发现,让我们更好理解宇宙起源 | 新京报专栏】快速射电暴的字面意义非常好理解 。 快速 , 是指持续的时间极为短暂 , 一次快速射电暴往往只持续千分之一秒到百万分之一秒 。
“射电”是天文学的专用名词 , 其他学科一般称为无线电波 。 地球大气层虽然有云雾和气体分子遮挡 , 但对无线电波却是透明的 , 所以用射电望远镜可以接收到来自宇宙深处的无线电波 。
“暴”也是天文学常用的名词 , 除了射电暴 , 还有伽马暴 , 差别在于爆发的能量集中在电磁波谱的不同波段 。 一次快速射电暴释放的能量 , 相当于太阳在1天中释放的能量总和 。
快速射电暴是指在极短的时间内释放出巨大能量的天文现象 。因其只在无线电波段有能量的集中爆发 , 而在人类更容易感知的光学波段 , 却没有异常现象 , 所以无法借助光学望远镜进行观测 。
快速射电暴这种极端现象到底是如何产生的 , 是这些年天文界关注的前沿课题 。 各国的天文学家先后提出了十几种不同的理论假说 , 来解释其成因 。
但究竟哪一种理论更接近真实的物理过程 , 一方面要收集到足够多的案例进行统计分析 , 另一方面也有赖于观测精度的提升 。 也就是说 , 既要见多识广 , 更要耳聪目明 , 才能搞清楚这种神秘现象的成因 。
加拿大的CHIME望远镜于2017年开始观测 , 原本计划的研究目标是宇宙学 , 但在巡天过程中 , 发现了数百个快速射电暴 , 从中又发现了一批重复爆发的快速射电暴(重复暴) , 被称为快速射电暴的收割机 。
一些天文学家曾经以为快速射电暴是一次性发作 , 也被因此证明是不对的 。 重复暴的发现 , 为中国天眼提供了施展“才华”的舞台 。 因为 , 中国天眼的最大优势就在于灵敏度高 , 拥有像鹰一样的眼睛 , 目力极强 。
何以暴露“藏身之地”?
宇宙是一个天然的巨型实验室 , 人类能够创造的实验条件 , 与宇宙中的极端条件完全无法比拟 。 因此 , 从某种意义上说 , 天文观测是科学家在观察宇宙中的实验现象 , 希望从中发现天文现象背后的原因 。
此次 , 天文学家利用中国天眼对这些重复暴的观测 , 结合美国的绿岸望远镜、澳大利亚平方公里阵列先导阵(ASKAP)等其他望远镜的观测结果 , 提出了一种物理机制 , 可以准确锁定重复暴的“案发现场” 。
天文学家发现 , 重复暴形成于超新星爆发留下的遗迹中 。 而1054年 , 我国宋朝天文学家观测到夜空中的某个方向突然变亮并记录下来 , 成为历史上首次记录的超新星爆发目击事件 。 我们现在观测到的蟹状星云 , 就是那次超新星爆发留下的遗迹 。
那么 , 天文学家又是靠什么“刑侦手段” , 发现重复暴与超新星爆发遗迹之间的关系的呢?
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