33亿光年外,中国天眼重大发现,或将破解宇宙的一个谜题

来源:hao123百家号     时间:2022-06-10 08:48:12

中国天眼,当今世界上最强大的单口径射电望远镜,自从建成那天开始,大家就在关注它能取得怎样的发现。最近,我国科学家向世界证明,它确实拥有无与伦比的观测能力。

北京时间2022年6月9日,国际著名学术期刊《自然》杂志发表了我国科学家的重大发现,中国天眼在人类历史上首次发现了宇宙中持续活跃的快速射电暴,这对于人类了解这种神秘的宇宙现象有着重要的意义。

中国天眼,全称叫做500米口径球面射电望远镜,简称FAST,天眼只是它的昵称。它的口径达到了500米,比此前的世界之首——阿雷西博射电望远镜的350米口径大了一半,综合观测能力也是后者的10倍。

不过,很多人几乎只听过它的名字,不了解它的作用。我们经常介绍的系外行星的发现、黑洞照片的拍摄、河外星系的特点等等天文发现,从来都不是来自FAST。这也让很多人困惑:我们建造了这台望远镜,到底有什么用呢?

实际上,FAST的功能强大是毋庸置疑的,只不过它发挥作用的领域不属于上面几条中的任何一个。望远镜能够发挥怎样的作用,不仅取决于口径的大小,还取决于它观测的频段。我们知道,光和无线电、伽马射线等都属于电磁波,只不过频率不同罢了。一台望远镜只能专注于一个或者几个相邻的频段,而不能覆盖所有的电磁波。

FAST就是这样的,它的观测频率是从70到3000MHz。以拍摄黑洞照片为例,天文学家需要的是亚毫米级的望远镜,而我国的FAST最短只能接收到分米级的电磁波。换句话说,虽然都是天文望远镜,但它们并不完全相同。

尽管FAST观测的对象并不是这些常被人们提起的宇宙天体,但这不代表着它不重要。实际上,它最近取得的一项发现,对于天文学家们来说可谓是重磅消息,那就是快速射电暴。

所谓的快速射电暴,是天文学家在2007年才第一次发现的宇宙现象。看名字就知道,它有两个特点,分别是快和暴。快指的是出现和消失都很快,一般每一次只能持续几毫秒;暴指的是能量巨大,尽管转瞬即逝,但它释放的能量可以达到太阳一天的辐射量!

这么牛叉的宇宙现象,天文学家自然想多了解一些。可是,它就是喜欢保持神秘感,来无影去无踪。发生的时候没有任何先兆,让天文学家没有任何准备;出现的时候只有几毫秒,来不及反应;消失之后就不会再次出现,后悔都来不及。

因此,这15年来,即便全球范围内已经公布了将近500例快速射电暴,天文学家仍然一直搞不清快速射电暴到底是怎么产生的。

咱们刚才说了,快速射电暴之所以神秘,有一个重要原因就是来去不定。如果它能够重复出现,那么对于天文学家的观测来说将有重要的帮助。

2016年的时候,天文学家首次发现重复爆发的快速射电暴,这让他们非常兴奋,它打开了快速射电暴研究的新大门。

而我国天文学家的发现更厉害,他们观测到了在人类历史上首次发现了宇宙中持续活跃的快速射电暴。这个快速射电暴不仅重复出现,而且非常活跃,它的特殊性是天文学家了解这种现象的关键。

实际上,这个快速射电暴早在2019年5月2日就被FAST发现了,其发现者是国家天文台牛晨辉博士,他根据发现日期将它命名为FRB 20190520B。要知道,那个时候FAST还没有通过国家验收。

自从被发现的那一天起,FRB 20190520B就表现出了它的与众不同。据介绍,3年前它就非常活跃,在同一个波束扫过的10秒钟内,科学家们看到了3次爆发,而20秒后,另外一个波束扫到相邻位置时又探测到1次爆发。

通过观测这4次爆发,我国天文学家缩小了它的范围。随后,他们通过以往的光学望远镜数据,寻找到了它的宿主星系。接下来,我国天文学家利用美国帕洛玛 200 英寸望远镜和凯克望远镜进一步观测,确定了这个星系的红移值是0.241,换算下来就是位于33亿光年外。

通过综合射电干涉阵列、光学、红外望远镜以及空间高能天文台等多种设备的观测和分析,天文学家发现,FRB 20190520B处在一个贫金属的矮星系中,确认近源区域拥有目前已知的最大电子密度。研究人员指出,这个活跃重复暴附近环境存在着类似超亮超新星爆炸的特征,这对于人类来说也是全新的认知。

中国科技大学天文系教授戴子高介绍,关于快速射电暴,有三个问题最为关键,那就是它的物理起源、辐射机制和周围环境。而FRB 20190520B的发现和观测,有助于我们理解快速射电暴的周围环境和物理起源。

据报道,这一次重大发现来自于FAST的“多科学目标同时巡天(CRAFTS)”,该项目迄今为止已经至少发现了6例新的快速射电暴。FAST的年观测时长超过5300小时,效率极高,观测时间非常充裕。毫无疑问,它未来还将发现更多的快速射电暴。

快速射电暴现象的发现者邓肯·洛里默表示:这种宇宙现象很可能有着不同的分类,这需要人类观测样本的不断增长。他大胆推测,在未来几年的时间里,天文学家有望拨开快速射电暴神秘的面纱。

鉴于目前人类的观测设备,能够帮助天文学家完成这一成就的,很有可能就是我们的中国天眼了!

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