加拿大的一个射电望远镜已经探测到535次快速射电暴,这是已知的这些短暂、高能量现象的四倍。期待已久的结果显示,这些神秘的事件有两种截然不同的类型——大多数突发事件是一次性的,少数事件周期性地重复,平均持续时间至少长10倍。

这些发现强烈表明,快速射电爆发可能是至少两种不同的天体物理现象的结果。“我认为这确实说明了这两者之间存在差异,”该研究的合著者、剑桥麻省理工学院天体物理学家清水正一(Kiyoshi Masui)说。

可用数据的一夜暴涨使射电天文学界感到紧张不安。德国波恩马克斯普朗克射电天文研究所的天体物理学家劳拉·斯皮特勒(Laura Spitler)说:“我今天早上醒来,我所有的空闲频道都挤满了谈论论文的人。”第一次重复爆发2016年,在波多黎各使用现已倒塌的阿雷西博望远镜。

加拿大氢强度映射实验(CHIME)在其运行的第一年(2018年至2019年)收集了事件。该小组在6月9日美国天文学会的一次虚拟会议上宣布了研究结果,并在在线存储库arXiv上发布了四份预印本。

中继器和一次性

位于不列颠哥伦比亚省Penticton附近的CHIME是一台没有活动部件的望远镜。它由四根半管天线组成,每根长100米。在任何给定的时间,它都能观察到它上方的一条狭长的天空。但随着地球自转,望远镜扫描天空,数字处理芯片收集信号形成图像。

钟声最初是构思出来的来绘制宇宙中物质的分布,但在它的设计中添加了一个复杂的额外电子设备,以便它也能接收快速射电暴。斯皮勒回忆说,该领域的许多工作人员曾对该望远镜探测到暴的潜力持怀疑态度,但最近的声明证明了这一点。斯皮特勒说:“他们实际上实现了自己的预测。“这是非常令人印象深刻的。”

虽然关于是什么导致了快速的无线电爆炸,陪审团仍然没有定论,但钟声的结果似乎巩固了至少有两种不同类型的想法。在检测到的535个辐射源中,有61个是“中继器”——它们来自18个辐射源,这些辐射源曾多次发射过脉冲。这两组突发事件的持续时间不同,一次性事件要短得多。中继器发射的无线电频率波段也比一次性脉冲窄得多。

斯皮特勒说:“这是迄今为止最令人信服的证据,证明有两个种群。”。

到目前为止,这方面的证据并不充分:一些天文学家认为,非重复爆发可能只是重复爆发,没有被观测到足够长的时间,没有看到它们再次爆发。Masui补充道:“这并不意味着这种现象有很大的不同,但它可能是。”

快速射电暴往往在一秒或更久的时间内被探测到。但这种持续时间长得令人误解:当信号在数百万光年的空间中传播时,星系间物质倾向于在频谱中涂抹无线电波,这种现象被称为色散。因此,低频波到达地球的延迟要比高频波延迟几秒。研究人员计算出,在放射源处,射电暴的发射通常只持续几毫秒。在这段时间内,爆炸源可以发射5亿倍于太阳的能量在相当长的时间内。

波长的这种色散程度为波的传播距离提供了粗略的指示。到目前为止,所有的爆炸都被证明起源于其他星系,除了发生在银河系的一个事件.

编钟小组报告说,爆炸源似乎均匀地分布在天空中。只有少数星系可以追溯到任何特定的星系。

起源理论

近年来,研究人员监测了过去天空中一些产生爆炸的区域,在某些情况下,他们看到它们以有规律的周期性重新发生。例如,Spitler和她的合作者在2016年发现的“中继器”,其活动周期持续一天左右,每小时发射几次脉冲,每160天重复一次。

这种规律性的重复提供了一些线索,说明是什么导致了爆发。斯皮特勒说,一种可能的解释是,当一颗高度磁化的中子星在拉长的轨道上围绕一颗普通恒星旋转时,可能会出现中继器。当中子星周期性地接近它的伴星时,其磁场散射高能恒星风可能导致爆发。

另一方面,非重复电波可能是灾难性事件的结果,如中子星的碰撞,或被称为磁星的年轻中子星中的磁暴。银河系事件与一颗已知的磁星有关。但是,上个月报道的M81星系球状星团爆发的发现,使磁星理论受到了质疑。球状星团是非常古老的恒星的密集集合,被认为不可能有磁星。

第一2007年发现了一个快速射电暴马苏伊回忆说,这让研究人员感到震惊,多年来只有少数人知道。理论家们提出了过多的可能解释,而一个广为流传的笑话是,这些理论的数量超过了实际事件。他表示:“我不认为理论家会赶上我们。”而这第一个电波爆发的目录仅仅是个开始:自从这些结果被收集之后,该团队继续探测到更多的快速电波爆发,并将在未来几年公布它们。

这篇文章是经允许转载的第一次出版2021年6月10日。