新研究:4.5亿光年外射电爆来源仅一公里大小

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【大纪元2021年04月01日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)一份新研究第一次把一个快速射电爆(FRBs)信号研究到几微秒时间范围内的细节,发现原来这个方法可以确定信号发源地物理空间范围的大小。

快速射电爆是一种强烈而奇怪的无线电信号,有的是重复性的,间隔从几毫秒到几周各异;有的是至今为止只收到过一次的,科学家把它们暂时归类为非重复性的。天文学家还没有完全掌握它们的本质。

最近一个研究组研究一个每次持续几毫秒的快速射电爆信号,分析它在只有3~4微秒内的特征,把这称为快速射电爆信号的“微观结构”。他们发现,原来这些信号的微观结构内藏有其来源天体的更多细节。

他们分析的是重复性信号FRB 180916。它重复一次的周期为16天,其中4天十分活跃,之后平静12天,再开始下一个周期的信号。

研究负责人荷兰阿姆斯特丹大学(Universiteit van Amsterdam)的博士生尼莫(Kenzie Nimmo)说:“我们说的‘微观结构’指的是,快速射电爆信号在微秒这样小的时间范围内强度的变化规律。”

尼莫说,这些规律“有效地限制了这个快速射电爆来源区域的范围,对构建这些信号的假设模型具有指导意义”。也就是说,这项研究发现快速射电爆信号在微观时间区段内的规律,能够引导研究人员了解到信号来源区域物理空间的大小。

通过对FRB 180916微观结构的分析,这份研究发现其来源事件的区域只有大约1公里的大小。与此同时,研究人员已经知道的是,这个信号来自距离地球4.57亿光年的位置。

确定如此遥远区域的信号,竟然来自不超过1公里范围的物理空间,正是这项分析结果令人震惊之处。

之前的研究曾分析过20~30微秒时间段内的规律,这份研究把精确度提升了近10倍。研究组表示,他们还能分析出信号源的“极化位置角度”(polarization position angle),即信号的偏振光振荡细节。这一特性将揭示快速射电爆信号源头如何旋转的特性,以及信号与来源天体的距离。这些信息将进一步确定快速射电爆信号确切的身份。

从FRB 180916的重复周期来看,他们认为这个信号很可能来自含有一颗以进动方式旋转的中子星,与另一颗巨大的恒星组成的双体系统。中子星是一种高密度恒星残骸,在直径仅12英里的球体内,能够压缩着比一个太阳更大质量的物质。

这两个天体以16天的周期绕着彼此旋转,当两者在轨道内处于最靠近的位置的时候,双方的互动加强,导致产生的信号加强——也就是地球上观测到的4天强信号的时期。

最后,尼莫还提出,研究到足够微观的信号结构,也许就会发现以前归类为“非重复性”的快速射电爆信号也是重复的。“这很重要,因为现在对于重复性和非重复性快速射电爆信号到底是不是一样的、它们是不是来自不同的天体事件,还存在争议。”

这份研究3月22日发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊。◇

责任编辑:朱涵儒

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