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40亿光年外,神秘的快速射电暴,终于确定了其中一次!

 博科园 2019-08-11

在过去的十几年中,天文学家们一直在寻找快速无线电爆发或快速射电暴(FRBs):一种来自外太空、持续时间只有几毫秒的无线电波闪光。经过十几年的研究,仍然不知道它们的确切成因,只知道一定是某种非常强大的东西,因为它们显然走了很长的路(数十亿光年)。快速无线电爆发很难研究,因为它们是不可预测的,很难探测到。

当你发现一个无线电爆发时,需要一种特殊的望远镜来获得正确的分辨率来计算出它来自哪个星系,大多数无线电爆发只出现一次,尽管其中有几个是“中继器”。它们会在天空中的同一位置重新出现(尽管没有任何规则模式)。现在在发表在《科学》上的一项研究中,成功地定位了一个一次性无线电爆发的主星系——这是第一次。

此前另一个团队确定了中继器的主星系,但那是(相对)容易的工作:它重复,所以有机会将其他望远镜对准天空中的那个点,其挑战要难得多。无线电爆发(FRB)是180924,确定它起源于一个名字朗朗上口的DES J214425.25-405400.81星系,距离Grus(天鹤座)大约40亿光年。

是怎么做到的?

几年来,天文学家一直在使用CSIRO最新的望远镜,澳大利亚平方公里阵列探路者(ASKAP),来发现相当多的快速无线电爆发。但在过去几个月里,一直在开发一款新的杀手级应用程序——“真人回放”,这首次实现无线电爆发的“本地化”。研究人员之一的Shivani在一个深夜工作,研究之前发现的无线电爆发,并监测ASKAP正在进行的观察。凌晨1点左右,她注意到ASKAP的软件已经停止工作,而且ASKAP没有记录任何数据,然后她重新启动软件,然后上床睡觉。

第二天早上,Shivani醒来,查看了她的收件箱,发现ASKAP给她发了一条可爱的消息:它找到了一个无线电爆发(FRB)。但它的意义不止于此:新现场重播成功了,最终能够找到这个无线电爆发的家,然后是为期十天的数据处理、编码、检查和反复检查。把团队分成两个独立的小组,到了最后检查的时候,把两张照片放在一起,这两组科学家已经将无线电爆发定位到完全相同的区域。确定了期位置在星系的大小之内,如果那里有一个星系,就知道了无线电爆发的家了。

甜蜜之家

该研究团队的天文学家搜索了一组光学图像,很快就在正确的位置发现了一个星系。然后通知了世界各地的合作者,当给他们一个星系看的时候,他们一直在等待触发望远镜。使用了世界上最大的三架光学望远镜(凯克望远镜、南双子座望远镜和欧洲南方天文台的超大望远镜)对这个星系进行了详细的成像,并获取了光谱(光谱能告诉我们它的距离)。当数据出来时,一切都令人惊讶,唯一需要与之进行比较的另一个“家”星系是中继器。

无线电爆发的星系比银河系大1000倍,包含着更古老的恒星。更重要的是,这个无线电爆发并不像一些天文学家所预期的那样来自星系中心,而是来自它的外围。至少,这意味着这个无线电爆发并不是由星系中心的巨大黑洞产生(这是已经提出的许多想法之一),即使只有两个样本,也可以说无线电爆发拥有不同的母星系。

一个宇宙金矿

更重要的是,现在可以精确地指出无线电爆发的来源,可以把它们作为工具。无线电爆发在穿越空间时与物质相互作用,并被所有这些相遇所改变。可以“解读”这些变化,将它们与无线电爆发的来源结合起来,计算出它们遇到了多少物质。这将揭开天文学家多年来一直为之烦恼的所谓“失踪物质”。

这不是臭名昭著的“暗物质”,而是普通的重子物质,大多天文学家认为它应该在太空中,但还没有能够很好地探测到。下一个任务是对许多无线电爆发进行定位,以便获得足够的信息来了解它们的宇宙演化、它们来自的星系类型,并最终解开它们起源的谜团,好戏才刚刚开始!

博科园|Copyright The Conversation/Keith Bannister

参考期刊《Science》

DOI: 10.1126/science.aaw5903

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