神秘的快速射電暴是迄今為止觀測(cè)到的最近FRB
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：快速射電暴（FRB）是當(dāng)今天文學(xué)家面臨的最大謎團(tuán)之一。天文學(xué)家于2007年首次發(fā)現(xiàn)快速射電暴（著名的快電暴“Lorimer Burst”），這些高能量的迄今事件包括巨大的無(wú)線電波爆發(fā)，通常只持續(xù)幾毫秒。為止雖然迄今為止觀察到的觀測(cè)大多數(shù)事件都是一次性的，但天文學(xué)家已經(jīng)探測(cè)到一些FRB，最近它們?cè)诒举|(zhì)上是神秘速射重復(fù)的。這些爆發(fā)的快電暴原因仍然是未知的，理論范圍從旋轉(zhuǎn)的迄今中子星和磁星等。
自從十五年前探測(cè)到第一個(gè)事件以來(lái)，為止我們的觀測(cè)儀器和專用陣列的改進(jìn)導(dǎo)致了更多的探測(cè)。 在另一個(gè)里程碑中，最近一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家小組最近對(duì)位于螺旋星系Messier 81（M81）中的神秘速射一個(gè)重復(fù)的FRB進(jìn)行了高精度的測(cè)量--這是迄今為止觀測(cè)到的最近的FRB。該小組的快電暴發(fā)現(xiàn)有助于解決有關(guān)這一神秘現(xiàn)象的一些問(wèn)題，同時(shí)也提出了一些問(wèn)題。迄今
這個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)由來(lái)自荷蘭射電天文研究所（ASTRON）、 Anton Pannekoek天文研究所、馬克斯-普朗克射電天文研究所、 Onsala空間天文臺(tái)、圓周理論物理研究院、文茨皮爾斯國(guó)際射電天文中心（VIRAC）以及荷蘭、德國(guó)、瑞典、加拿大、中國(guó)、印度、意大利、英國(guó)和美國(guó)的多個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的研究人員組成。
本周在《自然》和《自然-天文學(xué)》雜志上發(fā)表的兩篇論文中描述了他們的發(fā)現(xiàn)。這些研究是由瑞典查爾姆斯理工大學(xué)和ASTRON的博士后天文學(xué)家Franz Kirsten以及ASTRON和阿姆斯特丹大學(xué)的博士生Kenzie Nimmo共同領(lǐng)導(dǎo)的。
正如他們?cè)谡撐闹兴枋龅哪菢樱搱F(tuán)隊(duì)著手對(duì)2020年1月在大熊星座（又稱北斗七星）發(fā)現(xiàn)的一個(gè)重復(fù)的FRB進(jìn)行高精度測(cè)量。為了以盡可能高的分辨率和靈敏度研究該源，研究小組結(jié)合了歐洲甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量網(wǎng)絡(luò)（EVN）中的多種儀器的測(cè)量結(jié)果，該網(wǎng)絡(luò)主要由位于歐洲和亞洲的專門從事甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）的望遠(yuǎn)鏡組成。
這些都是由其他強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡，如新墨西哥州的卡爾-G-揚(yáng)斯基甚大陣（VLA）的測(cè)量結(jié)果所補(bǔ)充的。當(dāng)他們分析這些測(cè)量結(jié)果時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)重復(fù)的FRB來(lái)自附近的螺旋星系Messier 81（M 81）。這個(gè)星系距離地球大約1200萬(wàn)光年，使這個(gè)事件成為迄今為止探測(cè)到的最近的FRB。正如Kirsten在最近的一份查爾姆斯新聞稿中解釋的那樣。
“我們想尋找關(guān)于爆發(fā)起源的線索。利用許多射電望遠(yuǎn)鏡，我們知道我們可以極其精確地確定源頭在天空中的位置。這使我們有機(jī)會(huì)看到快速射電暴的本地‘鄰居’是什么樣子的。”
更重要的是，研究小組將FRB追蹤到了銀河系的外圍，并意識(shí)到它必須來(lái)自于一個(gè)密集的非常古老的恒星群（一個(gè)球狀星團(tuán)）。這是一個(gè)相當(dāng)出乎意料的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵S多FRB都被年輕、大質(zhì)量、壽命短的恒星所包圍，質(zhì)量是我們太陽(yáng)的許多倍。這些恒星以極其密集和高度磁化的白矮星結(jié)束其生命，被稱為磁星。
“從球狀星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)快速射電暴是令人驚訝的，” Kirsten補(bǔ)充說(shuō)。“這是一個(gè)在太空中你只能找到老恒星的地方。在宇宙中更遠(yuǎn)的地方，快速射電暴已經(jīng)在恒星更年輕的地方被發(fā)現(xiàn)。這必須是別的東西。 如前所述，天文學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始相信，快速射電暴是年輕恒星經(jīng)歷引力塌縮成為磁星的結(jié)果。近年來(lái)的大量研究已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)。”
然而，這些最新的發(fā)現(xiàn)表明，它們可能與白矮星形成的磁星有關(guān)，白矮星的質(zhì)量大到足以在其自身重量下坍縮--這在以前被預(yù)測(cè)過(guò)，但從未見(jiàn)過(guò)。團(tuán)隊(duì)成員、阿姆斯特丹大學(xué)和ASTRON的教授Jason Hessels解釋說(shuō)。
“我們希望磁星是閃亮的、新的，而絕對(duì)不是被古老恒星所包圍。因此，如果我們?cè)谶@里看到的真的是一個(gè)磁星，那么它就不可能是由一顆年輕的恒星爆炸形成的。一定有其他方法。”
在球狀星團(tuán)中，許多恒星都是以雙星系統(tǒng)的形式存在的，其中一些恒星會(huì)因?yàn)橐活w恒星的靠近而從另一顆恒星那里收集物質(zhì)。這通常發(fā)生在一顆恒星不再處于其主序，并膨脹成為一個(gè)紅巨星的時(shí)候。伴星將開(kāi)始從紅矮星的外層抽吸物質(zhì)，最終導(dǎo)致一種被稱為"吸積誘導(dǎo)塌縮"的情況。
"如果其中一顆白矮星能夠從它的同伴那里獲得足夠多的額外質(zhì)量，它可以變成一顆密度更大的恒星，被稱為中子星，"團(tuán)隊(duì)成員Mohit Bhardwaj說(shuō)，他是麥吉爾大學(xué)的博士生和加拿大氫氣強(qiáng)度繪圖實(shí)驗(yàn)（CHIME）的成員。“這是一種罕見(jiàn)的情況，但是在一個(gè)古老的恒星群中，這是制造快速射電暴的最簡(jiǎn)單的方式。”
在放大他們的測(cè)量結(jié)果以尋找更多的線索之后，天文學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了一些令他們吃驚的東西。他們觀察到的一些閃光的持續(xù)時(shí)間比預(yù)期的要短，持續(xù)了納秒而不是毫秒。這與從蟹狀星云中的脈沖星觀察到的情況類似，蟹狀星云是一個(gè)微小的、密集的超新星爆炸的殘余物，在公元1054年從地球上看到過(guò)。
Nimmo表示：“這些閃光在短短幾十納秒的時(shí)間內(nèi)就閃爍了亮度。這告訴我們，它們一定是來(lái)自空間中的一個(gè)微小體積，比一個(gè)足球場(chǎng)還小，也許只有幾十米寬。我們測(cè)量到的一些信號(hào)很短，而且非常強(qiáng)大，與來(lái)自巨蟹座脈沖星的一些信號(hào)的方式相同。這表明我們確實(shí)看到了一個(gè)磁星，但卻是在一個(gè)以前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)磁星的地方。”
在不久的將來(lái)，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)和其他類似系統(tǒng)的觀測(cè)將幫助天文學(xué)家分辨出這個(gè)源頭是一個(gè)不尋常的磁星、一個(gè)不尋常的脈沖星、一個(gè)黑洞、一個(gè)在近軌道上的密集恒星，還是其他完全不同的東西。不管怎么說(shuō)，很明顯，對(duì)更多FRB的探測(cè)正在導(dǎo)致對(duì)FRB和恒星生命周期的新的和意想不到的見(jiàn)解。