近日,有“中國天眼”之稱的中國500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)捷報頻傳。中國科學傢利用FAST觀測數據在快速射電暴研究中取得瞭重大進展,10月29日和11月4日各有一篇論文在《自然》雜志發表。那麼什麼是快速射電暴?研究它又有怎樣的意義呢?讓我們一起來瞭解一下。

一、什麼是快速射電暴?

快速射電暴(FRB)是一類高度色散且短時標的射電爆發現象,有著十分奇異的特性。它們的持續時間通常隻有幾毫秒,但釋放出的能量卻相當於太陽在幾天到幾十天釋放能量的總和。自2007年首例快速射電暴被發現之後,快速射電暴奇異的特性引起瞭很大的關註,目前已成為天文中重要的研究方向。

二、快速射電暴的起源

根據爆發現象是否會重復發生,快速射電暴可分為重復暴和非重復暴。其中重復暴和非重復暴可能對應不同的物理過程,科學傢們提出瞭許多可能的理論模型。

根據現有理論,重復暴可能的產生機制包括軟伽馬射線重復暴的強耀發、脈沖星的巨型脈沖、中子星與小天體的磁撞等過程。不同於重復暴,非重復暴可能起源於那些無法重復發生的事件,雙中子星並合、大質量中子星坍縮等災變性事件都被認為有可能產生非重復暴。

但也有觀點認為已知的非重復暴可能本質上也是重復暴,隻是受限於望遠鏡靈敏度和觀測時間,其重復信號未被探測到,這意味著所有的快速射電暴可能有著相同的物理起源。由此可見,目前快速射電暴的起源問題仍沒有定論,還有待科學傢們進一步地深入研究。

三、快速射電暴的研究意義

快速射電暴是人們觀測到的最神秘的天體爆發現象之一,很可能對應著某些未知的物理過程。探尋其背後的起源機制有助於天文學傢理解宇宙中的能量釋放過程,並有可能為物理學研究帶來新的突破。

此外,快速射電暴有可能成為天文學傢研究宇宙的重要工具。來自遙遠天體的快速射電暴可以成為強有力的宇宙學探針,在宇宙大尺度結構研究、限制愛因斯坦弱等效原理、星系際介質磁場研究等重要問題上發揮關鍵作用。

四、中國天眼與快速射電暴

快速射電暴的研究離不開射電觀測設備,500米口徑的“中國天眼”作為世界最大的單天線射電望遠鏡,為射電暴研究提供瞭強力的支持。隨著2020年1月1日FAST正式開放運行,該研究領域的中國力量也迅速崛起。

2020年5月18日,國傢天文臺朱煒瑋、李菂等的研究成果論文在《天體物理學快報》正式刊發。他們從FAST海量巡天數據中發現瞭快速射電暴FRB181123,這是FAST首次發現新的快速射電暴。

2020年10月29日《自然》雜志刊發瞭對重復暴FRB180301偏振探測的成果文章,北京大學教授、國傢天文臺研究員李柯伽團隊利用FAST探測瞭一例罕見的快速射電暴FRB180301,觀測瞭其豐富的偏振特征。

2020年11月4日又有一篇FAST在該領域的成果論文在《自然》雜志刊發,北京師范大學林琳、北京大學張春風、國傢天文臺王培等聯合研究團隊利用FAST超高的靈敏度對快速射電暴候選體SGR1935+2154射電波段流量給出瞭迄今為止最嚴格的限制。

在這一前沿領域,中國科學傢與中國的大科學設備發揮著越來越重要的作用。相信在科學傢們的努力下,終有一日我們將徹底揭開快速射電暴的神秘面紗。

參考資料:

[1]王敏浩,高鶴,王界雙,李兵,俞雲偉,劉彤,戴子高.快速射電暴高能輻射的相關研究[J/OL].中國科學:物理學 力學 天文學:1-12[2020-11-13].

[2]天文學傢科普“快速射電暴”.新華日報.2019.01.12

[3] 李龍彪,黃永鋒,耿金軍.快速射電暴的觀測及理論研究進展[J].天文學進展,2017,35(04):429-447

[4]FAST望遠鏡首次發現新快速射電暴.中國科學院國傢天文.2020.04.30

[5]探茫茫星際 顯天眼威力.人民網.人民日報.2020.11.06

[6]中國天眼FAST運行穩定可靠取得一系列重大科學成果.中國科學院國傢天文臺.2020.11.05