科學家們首次檢測到，星際現象快速射電暴的神秘射電顏色

科學家們通過連接世界上兩臺最大的射電望遠鏡，仔細觀察了肉眼看不見的毫秒級的閃光，這是科學家首次檢測到快速射電暴的神秘射電顏色。

科學家們連接了世界上兩臺最大的射電望遠鏡，仔細觀察了被稱爲快速射電風暴的星際現象的神秘“顏色”。

研究人員發現，儘管這些毫秒級的閃光肉眼看不見，但它們會發出了一道真正的射電波長虹，這可能對它們的成因產生重大影響。

這是科學家首次檢測到快速射電暴的射電“顏色”。然後，他們在8月25日的《自然》雜誌上發表了這項新研究。

什麼是快速射電暴？

快速射電暴是銀河系外一種神秘的射電天文現象。高速射電暴是由射電望遠鏡探測到的不明來源的短暫閃光。它持續不到1秒，但在這極短的時間內卻能表現出極高的亮度，相當於太陽一整天釋放的能量。

到目前爲止，僅確認了11次快速射電暴事件，但天文學家認爲，在可觀測的宇宙中，每天都有數千次這樣的爆發。

然而，要找到它們，我們需要仔細分析當前和存檔的日常射電天文觀測數據。

此外研究人員還發現，快速射電暴的射電輻射類似於恆星的閃爍。這種射電波段閃爍現象通常發生在脈衝星觀測中。

中國科學院國家天文臺李一超博士分析了脈衝星在快速射電暴方向閃爍的數據，結果表明，與脈衝星一樣，部分射電暴快速是由銀河系中的星際介質引起的。

它還表明它的噴發位置應該在30億光年以內。

射電暴顏色

每天都有數以千計的高速射電爆發在太空中閃爍，但我們的人眼無法看到它們。

然而，射電頻譜本身就包含一個微型彩虹。在射電望遠鏡中，較短波長的射電波以藍色表示，較長波長的射電波以紅色表示。

在可見光下，顏色是眼睛區分每個波長的方式。我們的彩虹從短波長藍光變爲長波長紅光。

然而，人眼看不見的電磁輻射也是真實存在的，因爲波長太長或太短。天文學家稱之爲“紫外線”或“射電光”。

射電射線將彩虹延伸到我們看到的紅色極限之外。射電彩虹本身也從短波“藍色”電臺長波變“紅”的長波射電。

雖然射電波的波長爲藍色和紅色可見光的一百萬次的波長，但從根本上說它基本上只是射電波的顏色。

研究過程

在一項新研究中，研究人員訓練了同一快速射電暴源的兩臺射電望遠鏡，以比以往任何時候都更詳細地研究快速射電暴的射電“顏色”。

研究人員使用低頻陣列(LOFAR）和Westerbork合成射電望遠鏡（從荷蘭的另一個設施引進的兩臺射電望遠鏡）監測週期重複性的20180916B高速射電風暴，該風暴大約每16天發生一次爆炸。

通過連接世界上最大的兩臺射電望遠鏡，天文學家發現簡單的雙風根本不會引起快速射電爆發的混亂週期性。

Westerbork圓盤（左）在高頻射電的藍天中探測到週期性的短而快速的射電爆發。隨着時間的流逝，背景中穩定的星辰變成了痕跡。

直到很久，低頻射電的紅色天空中都發出了同樣的輻射源。LOFAR望遠鏡（右）現在首次發現了它們。這種有顏色的行爲表明爆發並沒有週期性地被雙星風阻擋。

這個高速射電暴的可預測和重複的時間解釋表明它是一個雙星系統；大約每兩週，一個高速射電爆炸源（相對於地球）向伴星推進，暫時允許。明亮的射電暴穿過太空照亮我們的望遠鏡。

研究人員表示，這樣的系統包含一系列33,354個風暴，這些高速射電風暴源伴隨星暴、高能電磁風必須阻擋某些傳播波長。

兩種光共存嗎？

馬拉蘇埃拉牧師說。“來自快速射電爆發源伴星的強星風預計會讓大部分藍色短波射電光從系統中逸出，”“但更紅的長波射電應該被更多甚至完全阻擋。”

爲了驗證這一假設，天文學家團隊將兩臺LOFAR射電望遠鏡和更新後的Westerbork結合起來，瞄準兩種不同的射電顏色。兩臺望遠鏡都以每秒數千幀的速度錄製射電電影。

使用Westerbork望遠鏡觀察高頻和偏紅頻率，使用LOFAR觀察低頻和偏藍頻率。

如果雙星模型是正確的，那麼只有藍色頻率才能讓它通過恆星系統的強風。

然而，事實並非如此。雖然望遠鏡探測到快速射電暴發出的紅色和藍色射電頻率，但它們從未同時被探測到。

ASTRON的JogshMann博士第一次看到了LOFAR的脈衝。他說“發現快速射電脈衝發出這麼長的波長很令人興奮。在查閱了大量數據後，我很難相信這一點。雖然測試結果非常有說服力，但很快就出現了更多的爆發。”

這一發現很重要，因爲它意味着較紅的長波長射電輻射可以從快速射電源周圍的環境中逸出。

馬拉蘇埃拉牧師說。“我們看到了兩天更藍的射電風暴，然後是三天更紅的射電風暴，”肯定還有其他事情發生。”

所述合著者LiamConner博士說“事實上，一些快速射電暴生活在乾淨的環境中，並且相對不受宿主星系中任何濃密電子霧的阻礙。這非常令人興奮。”這種極快的射電爆發將使我們能夠找到宇宙中難以捉摸的重子物質。”

進一步研究

這一發現對快速射電暴的研究具有重要意義。研究人員表示，一方面，圍繞這種快速射電爆炸的環境可能是一個“裸露”的環境，這意味着可能很少有恆星風覆蓋物體並阻止更多頻率的光逸出。二進制系統被排除在外。

另一個更好的解釋是，快速射電暴可能來自一顆高度磁化的孤立中子星。它的密度遠高於鉛，而且磁性很強。它的磁場比地球實驗室中最強的磁鐵強許多倍。

InsPastor-Marazuela在一份聲明中說。我們非常驚訝地發現，快速射電暴很可能是緩慢旋轉的孤立磁星，是一顆密度極高、磁性極強的中子星，將太陽的質量打包成一個不超過城市的球體。

隨着磁星緩慢旋轉，其明亮的磁場大約每兩週照亮地球一次，從而導致本研究中觀察到的快速且重複的射電爆發。

這一解釋也與之前對2020年快速射電暴的研究一致。科學家們將不同的快速射電暴追溯到銀河系中已知的磁星，首次提供了快速射電暴的明確來源。

射電探測還表明，快速射電暴是宇宙中能量最高的事件之一，不受模糊物質的影響。這種透明度進一步增加了它對宇宙學的重要性。

Pastor-Marazuela說：“一個緩慢旋轉的孤立磁星更好地解釋了我們發現的行爲。”“它看起來很像一個——探測器。我們的觀察大大縮小了快速射電暴模型的範圍。”

現在，通過揭示快速射電暴的真面目，天文學家很快就能將另一顆恆星添加到列表中。