2019年6月,天文學(xué)家使用歐洲VLBI網(wǎng)絡(luò)的八臺(tái)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了神秘的快速射電暴(其實(shí)2018年由不列顛哥倫比亞省的CHIME(加拿大氫強(qiáng)度測(cè)繪實(shí)驗(yàn))望遠(yuǎn)鏡也曾發(fā)現(xiàn)),它們發(fā)現(xiàn)其中有著一些奇怪的節(jié)奏,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)13個(gè)月的持續(xù)觀察,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)其具有高度重復(fù)的節(jié)奏規(guī)律。它具有驚人的規(guī)律性。16天為周期循環(huán)出現(xiàn),其在最初4天內(nèi),每小時(shí)出現(xiàn)一次,隨后12天不再出現(xiàn),之后再開(kāi)始,以此為循環(huán)。
這是人類(lèi)首次觀測(cè)到了周期性的快速射電暴。這是唯一已知的此類(lèi)快速射電暴,它被命名為FRB180916.J0158 65。
快速射電暴是什么
快速射電暴(FRB)是太空中的神秘而強(qiáng)大的無(wú)線電波,2007年,是美國(guó)天文學(xué)家洛里默(Lorimer)在分析澳大利亞帕克斯(Parkes)望遠(yuǎn)鏡于2001年進(jìn)行觀測(cè)記錄的數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。洛里默發(fā)現(xiàn)探測(cè)到的射電信號(hào)有一個(gè)特點(diǎn),就是有極大的色散量。我們都知道通過(guò)三棱鏡可以把一束白光分解成七種顏色的光,這就是光的色散現(xiàn)象,它是由于不同頻率的光具有不同的折射率導(dǎo)致的,不同的折射率也導(dǎo)致了光通過(guò)介質(zhì)時(shí)的速度差異。
同樣,不同頻率的射電信號(hào)穿過(guò)星際空間時(shí),由于星際空間中的自由電子影響而導(dǎo)致到達(dá)地球的時(shí)間發(fā)生差異,由于此前科學(xué)家就已經(jīng)知道銀河系內(nèi)自由電子的大致分布,也就大致知道各個(gè)方向上射電信號(hào)的色散量,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),銀河系內(nèi)任何位置發(fā)射的信號(hào)都不足以產(chǎn)生這種射電暴那么高的色散,因此判斷這些信號(hào)來(lái)自銀河系外。
洛里默在2007年發(fā)表了這一結(jié)果,但因?yàn)楫?dāng)時(shí)只有一個(gè)孤例,因此人們對(duì)于其真實(shí)性還持懷疑態(tài)度。
2012年到2013年前后,人們又發(fā)現(xiàn)了多起類(lèi)似事件,特別是索頓(Thorton)等人在2013年的論文中公布了4例FRB后,人們認(rèn)識(shí)到這應(yīng)該是種常見(jiàn)現(xiàn)象,于是開(kāi)始積極搜尋FRB。中國(guó)“天眼”目前也是尋找FRB的主力軍。
快速射電暴往往只能持續(xù)幾毫秒,但釋放的能量幾乎相當(dāng)于太陽(yáng)近百年內(nèi)發(fā)光的總和,發(fā)生地距離地球數(shù)十億光年。正是因?yàn)榭焖偕潆姳r(shí)間短、距離遠(yuǎn)、分布上又有著非常強(qiáng)的隨機(jī)特點(diǎn),基本摸不清規(guī)律。所以關(guān)于它的來(lái)源,科學(xué)家們只能給出幾種猜測(cè)。比如黑洞合并、中子星合并、超新星爆炸等等。
但是因?yàn)楹诙床豢赡茉诙虝r(shí)間內(nèi)合并一次又一次,同理中子星、超新星也不可能短時(shí)間內(nèi)多次合并或者爆炸,這些猜測(cè)都對(duì)不上其產(chǎn)生原因一直是天文學(xué)最大的難題之一。當(dāng)然也有部分科學(xué)家認(rèn)為,快速射電暴很可能由高等地外文明的技術(shù)“外泄”造成。
科學(xué)家之前發(fā)現(xiàn)過(guò)可重復(fù)快速射電暴
在這之前,科學(xué)家只發(fā)現(xiàn)過(guò)1個(gè)可重復(fù)的快速射電暴,在2012年的時(shí)候,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不同尋常的快速射電暴,在12年科學(xué)家第一次接收到它之后,2015年,科學(xué)家又再次捕捉到了它,截止到 2017 年 1 月,5年里人類(lèi)一共捕捉到它 共26次。這個(gè)快速射電暴被命名為FRB 121102。
霍金及米爾納成立的“突破聆聽(tīng)”項(xiàng)目組2017年就曾報(bào)告稱,利用綠岸望遠(yuǎn)鏡觀察到15次來(lái)自這一源頭的快速射電暴。現(xiàn)在,其已被定位于一個(gè)矮星系中的一片恒星形成區(qū),紅移約為0.2。
雖然FRB 121102具有重復(fù)性,然而并無(wú)規(guī)律可言。而加拿大科學(xué)家觀測(cè)到的快速射電暴,具有很明顯的周期性,
而FRB180916.J0158 65。科學(xué)家使用一種稱為甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量法 (VLBI) 的技術(shù),他們獲得了足夠高的分辨率,可以將其定位到大約 7 光年寬的區(qū)域。然后用世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡之一——夏威夷莫納克亞山上的 8 米雙子座北望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的后續(xù)觀測(cè)表明,確定FRB180916.J0158 65起源于 SDSS J015800.28 654253.0 中的一個(gè)恒星形成區(qū),這是一個(gè)距離地球約5億光年外的一個(gè)螺旋星系。
如此獨(dú)特的周期性顯示,科學(xué)家認(rèn)為,此次快速射電暴可能來(lái)自于圍繞其他星體運(yùn)動(dòng)的某個(gè)天體,或是被周期性的星風(fēng)阻擋的某個(gè)神秘信號(hào)源。
神秘信號(hào)將告訴人類(lèi)什么?
那這個(gè)神秘信號(hào)會(huì)告訴人類(lèi)什么呢?
科學(xué)家堅(jiān)信,來(lái)自宇宙的神秘信號(hào)FRB180916.J0158 65中擁有來(lái)自宇宙的珍貴信息,因?yàn)榭茖W(xué)家認(rèn)為,大量的遙遠(yuǎn)的FRB可以作為跨越超遠(yuǎn)距離的物質(zhì)探測(cè)器。這些中間物質(zhì)模糊了來(lái)自宇宙微波背景(CMB)的信號(hào),CMB是宇宙大爆炸遺留下來(lái)的輻射。
對(duì)這些中間物質(zhì)的仔細(xì)研究將有助于我們更好地理解基本的宇宙成分,比如影響宇宙膨脹速度的普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量的相對(duì)數(shù)量。
FRB還可以用來(lái)追蹤當(dāng)宇宙大爆炸后溫度降低時(shí),是什么分解了氫原子的“霧”,在早期宇宙中形成了自由電子和質(zhì)子,所以如果人類(lèi)可以揭開(kāi)它的真實(shí)面紗,那么人類(lèi)就能夠了解宇宙演化以及星系際介質(zhì)的奧秘。甚至,有可能收獲意外驚喜。