喜欢(GW)和(伽马射线暴),(快速射电暴)是当今最强大、最神秘的天文现象之一。 这些瞬态事件由爆发组成,在一毫秒内释放的能量比太阳在三天内释放的能量还要多。
虽然大多数爆发仅持续几毫秒,但也有极少数情况。 尽管天文学家仍不确定这些事件的成因,而且意见各异,但专门的天文台和国际合作已大大增加了可供研究的事件数量。
领先的天文台是加拿大氢强度测绘实验(CHIME),下一代射电望远镜,位于自治领射电天体物理观测站(DRAO) 位于加拿大不列颠哥伦比亚省。
由于其大视场和宽频率覆盖范围,该望远镜是探测 FRB 不可或缺的工具(迄今为止已有 1,000 多个来源!)。
使用一种新型算法,CHIME/FRB 合作在 2019 年至 2021 年间检测到的 CHIME 数据中发现了 25 个新的重复 FRB 的证据。
这CHIME/FRB 合作由来自加拿大、美国、澳大利亚、台湾和印度的天文学家和天体物理学家组成。
其合作机构包括 DRAO、邓拉普天文学与天体物理学研究所(DI),周界理论物理研究所, 这加拿大理论天体物理研究所(CITA),安东·潘涅库克天文研究所, 这国家射电天文台(NRAO),天文与天体物理研究所, 这国家射电天体物理中心(NCRA),以及塔塔基础研究所(TIFR) 以及多所大学和研究所。
尽管快速射电暴具有神秘的性质,但它却无处不在,最准确的估计表明,快速射电暴每天大约会在整个天空中到达地球一千次。 迄今为止提出的理论或模型都不能完全解释爆发或来源的所有特性。
虽然有些被认为是由中子星和(由于周围环境的高能量密度),其他人继续无法分类。 正因为如此,其他理论仍然存在,包括以及磁星、伽玛暴和地外通信。
CHIME 最初的设计目的是通过检测中性氢来测量宇宙的膨胀历史。
大约37万年后,宇宙中充满了这种气体,唯一的光子要么是大爆炸的遗迹辐射——宇宙微波背景(CMB) – 或由中性氢原子释放的。
因此,天文学家和宇宙学家将这一时期称为“黑暗时代”,该时期在大爆炸后约 10 亿年结束,当时第一批恒星和星系开始重新电离中性氢(再电离时代)。
具体来说,CHIME 旨在检测中性氢吸收和发射的光的波长,称为21厘米氢气线。 这样,天文学家就可以测量“黑暗时代”宇宙膨胀的速度,并与后来可观测到的宇宙学时代进行比较。
然而,由于其广阔的视野和覆盖的频率范围(400 至 800 MHz),CHIME 已证明自己非常适合研究 FRB。 这就是 CHIME/ 的目的协作,即检测和表征快速射电暴并追踪其来源。
正如邓拉普博士后研究员兼主要作者 Ziggy Pleunis 告诉《今日宇宙》的那样,每个 FRB 都是通过它在天空中的位置和一个称为色散测量 (DM) 的量来描述的。 这是指爆发在空间中传播时与物质相互作用所引起的从高频到低频的时间延迟。
在 2021 年 8 月发布的一篇论文中,CHIME/FRB 合作提出了第一个大样本快速射电暴目录包含 CHIME 在 2018 年至 2019 年间检测到的 536 个事件,其中包括来自 18 个先前报告的重复源的 62 个突发事件。
对于这项最新研究,Pleunis 和他的同事依靠一种新的聚类算法来寻找天空中具有相似 DM 的多个事件。
“我们可以测量天空位置和色散的测量达到一定的精度,这取决于所使用的望远镜的设计,”普莱尼斯说。
“聚类算法考虑了所有CHIME 望远镜已检测到并寻找在测量不确定度范围内具有一致天空位置和色散测量的快速射电暴簇。 然后我们进行各种检查,以确保集群中的突发确实来自同一来源。”
迄今为止检测到的 1,000 多个快速射电暴中,只有 29 个被确定为重复现象。 更重要的是,几乎所有重复的快速射电暴都被发现以不规则的方式重复。 唯一的例外是 CHIME 研究人员于 2018 年发现的 FRB 180916(以及)每 16.35 天脉冲一次。
在这种新算法的帮助下,CHIME/FRB 合作检测到了 25 个新的重复源,几乎使可供研究的数量增加了一倍。 此外,该团队还注意到一些非常有趣的特征,可以帮助深入了解其原因和特征。 正如普莱尼斯补充道:
“当我们仔细计算所有快速射电暴和重复源时,我们发现我们发现的所有快速射电暴中只有大约 2.6% 是重复的。
对于许多新源,我们只检测到了几次爆发,这使得这些源非常不活跃。 几乎和我们只见过一次的来源一样不活跃。
“因此,我们不能排除迄今为止只看到一次爆发的源最终也会出现重复爆发。所有快速射电爆发源最终都有可能重复,但许多源并不是很活跃。
对快速射电暴的任何解释都应该能够解释为什么有些源非常活跃,而另一些源却大多安静。”
这些发现可能有助于为未来的调查提供信息,这将受益于将在未来几年投入运行的下一代射电望远镜。
其中包括平方公里阵列天文台 (SKAO),预计将于 2027 年收集到第一束光。这台位于澳大利亚的 128 个天线望远镜将与南非的 MeerKAT 阵列合并,打造世界上最大的射电望远镜。
与此同时,检测到新的快速射电暴(包括重复事件)的惊人速度可能意味着射电天文学家可能即将取得突破!