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中国天眼FAST重大发现,为快速射电暴起源研究提供关键观测证据

责任编辑:笑笑    来源:IT之家    时间:2022-03-20 22:56      阅读量:16996   

,《科学》杂志发表题为Frequency Dependent Polarization of Repeating Fast Radio Bursts — Implications for Their Origin的研究论文,指出重复快速射电暴处在类似超新星遗迹的复杂环境中。

中国天眼FAST重大发现,为快速射电暴起源研究提供关键观测证据

快速射电暴,一种遥远宇宙中的无线电波大爆发,持续时间只有几毫秒,却能够释放出相当于太阳在一整天内释放的能量自 2007 年射电天文学家 Duncan Lorimer 教授和他的团队首次发现快速射电暴之后,这种新的天体物理现象成为天文学领域的研究热点观测上发现,一些快速射电暴会重复爆发

寻找来自宇宙深处的快速射电暴源头非常困难基于现有的天文设备条件,很难直接观测到银河系之外的起源细节冯毅说道

绝大多数快速射电暴只在射电波段有信号,缺乏多波段的观测提供额外信息过去是守株待兔地努力确认对应体,可是由于距离太过遥远,即使探测到爆发,也难以确定快速射电暴的基础物理机制冯毅进一步解释道

快速射电暴信号在传播过程中,偏振特征会受到周边星际介质的影响,我们能够通过分析快速射电暴的偏振等特征限制它的辐射机制,也能够推测它所穿过的介质的磁感应强度和电子数密度等信息李菂指出

利用射电望远镜中国天眼FAST 和美国 GBT 对一组重复快速射电暴脉冲的偏振特征进行系统分析后,冯毅等研究人员发现,样本集中的重复快速射电暴都呈现出低频线偏振度低,高频线偏振度高的特征这种特殊的频率演化关系说明,样本集中的快速射电暴暴源所处的环境都很复杂,具有很强的磁场和很高的电子数密度,和超新星遗迹,脉冲星风云的环境特征相吻合也就是说,这些快速射电暴极有可能处在超新星遗迹,脉冲星风云等环境中

重复快速射电暴偏振频率演化关系不同颜色的线代表不同的快速射电暴的偏振随频率演化关系曲线,每条线仅用一个参数 σRM 拟合σRM 越大代表快速射电暴所处的环境越复杂

如图所示,重复暴的线偏振度存在随频率降低而降低的统一趋势,并且这种频率演化关系可以通过单一参数RM 弥散量化描述,这排除了通道内混淆,基于辐射区磁层高度变化的脉冲星偏振内禀频率演化模型等其他解释基于此,李菂团队与云南大学杨元培教授,普林斯顿鲁文宾博士,内华达大学张冰教授等人合作构建了基于多路径散射的介质模型,可以进一步约束辐射区的空间尺度,密度涨落,磁场构型等重要物理性质

李菂表示,这项工作充分结合了 FAST 的灵敏度高优势和快速射电暴这一国际热点前沿的丰富观测资源,为构建完整的快速射电暴起源模型提供了重要的观测基础FAST 的持续深度监测结合其他先进设备,有望在未来 2—3 年回答关于 FRB 起源的一系列关键问题,例如重复暴与非重复暴是否有统一的起源

目前,之江实验室正在研究打造基于 FAST 的天文智能计算平台,将借力智能计算与人工智能技术,加速天文领域的科学研究。这种前所未有的暴发,究竟是在怎样极端的环境下产生的,成为近年来天文学领域的研究热点。。

利用智能计算,可以深度挖掘 FAST 高时频宇宙信号采样数据,探测迄今世界最短时标的天体辐射现象,探索宇宙的‘时间前沿’无人区,力争理解 FRB 起源李菂说道

这一研究成果已发表在《科学》。快速射电暴能在你眨眼瞬间的百分之一,甚至更短时间内,完成一次极高的能量释放。

新闻背景:

超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸这种爆炸极其明亮,过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系,并可能持续几周至几个月才会逐渐衰减而在此期间,一颗超新星所释放的辐射能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相当恒星通过爆炸可以将其大部分甚至几乎所有物质以高至十分之一光速的速度向外抛散,并向周围的星际物质辐射激波这种激波会导致一个由膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构形成,这被称作超新星遗迹

脉冲星风云是一种在超新星遗迹外壳内发现的星云,由中央脉冲星产生的风驱动脉冲星是高速转动的强磁场中子星,是大质量恒星寿命晚期发生超新星爆发的过程中形成的,其半径只有 10 千米左右,而典型磁场约为一万亿高斯,相当于地球磁场的两万亿倍

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