騰訊太空2015年12月04日07:17
[摘要]快速射電暴是用射電望遠鏡探測到的來歷不明的短暫閃光，雖然持續(xù)的時間還不到一秒鐘，它所包含的能量卻比我們的太陽幾十萬年中發(fā)出的能量還多。
在穿過星際物質的過程中，不同波段的信號抵達地球的時間有微小差異
騰訊太空訊 快速射電暴（FRBs），遙遠
宇宙中突然出現(xiàn)的短暫而明亮的無線電波爆發(fā)，從近十年前首次被報告，就一直讓天文學家感到困惑。這些神秘的事件只有少數(shù)幾起得到確鑿的證認，但是此前的觀測沒有多少細節(jié)可以揭示它們到底如何發(fā)生，甚至到底在哪里發(fā)生。
分析了近700個小時的美國國家
科學基金會（NSF）綠堤望遠鏡（GBT）存檔數(shù)據(jù)后，一組天文學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個迄今為止包含最多細節(jié)的快速射電暴事件。這些新分析的數(shù)據(jù)，其中同時包括線偏振和圓偏振數(shù)據(jù)，表明這一爆發(fā)發(fā)生在高度磁化的區(qū)域內(nèi)，有可能是一個近期的超新星，或活躍的恒星形成星云。
“我們現(xiàn)在知道，來自這一快速射電暴的電波在發(fā)出后不久就穿過了一個高密度的磁化區(qū)域。這顯著縮小了爆發(fā)的位置和原因的可能性，”《自然》雜志論文的主要作者、加拿大不列顛哥倫比亞大學(UBC)的天文學家増井清說。 “做出這一分析的關鍵是，這一爆發(fā)有記錄非常完整的偏振數(shù)據(jù)。這是第一次有這樣詳細的快速射電暴數(shù)據(jù)?！?div style="height:15px;">
偏振是光波的電場振動的方向。正是光的這種特性，使偏光太陽鏡能夠減弱太陽光，并在3-D電影中使觀眾獲得立體感。
快速射電暴是用射電望遠鏡探測到的來歷不明的短暫閃光，雖然持續(xù)的時間還不到一秒鐘，它所包含的能量卻比我們的太陽幾十萬年中發(fā)出的能量還多。迄今只有11個FRB事件獲得了確鑿的證認，但天文學家們相信，在可觀測的宇宙中每天都會發(fā)生成千上萬這樣的爆發(fā)。但是，要找到它們，卻需要仔細而審慎地分析當前和存檔中的日常射電
天文觀測記錄數(shù)據(jù)。
新發(fā)現(xiàn)的快速射電暴，被稱為FRB 110523，是用増井和他來自南非德班的夸祖魯 - 納塔爾大學的同事喬納森·西弗斯開發(fā)的專門軟件發(fā)現(xiàn)的。
通常情況下，要在浩如煙海的數(shù)據(jù)中找到這樣一種曇花一現(xiàn)的信號如果不是不可能、也至少是極為艱巨的，因為快速射電暴本來短促、清晰的信號在空間的傳播中卻散開而變得模糊了，這就是無線電信號的色散延遲效應。這一效應在射電天文學中常被用來估計距離--信號的色散越大，離地球越遠。在這次事件中，色散表明這次快速射電暴的源離地球不超過60億光年。但是，色散也使得存檔數(shù)據(jù)中的快速射電暴變得很不明顯。
這一新的數(shù)據(jù)挖掘軟件用專門的算法，首先消除色散，使其恢復到原始的狀態(tài)。
該小組用他們的軟件首先在綠堤望遠鏡的數(shù)據(jù)中進行一次篩選，標出可能的候選者信號。這產(chǎn)生了6000多個可能的快速射電暴事件，這些再由團隊成員、來自匹茲堡的卡耐基梅隆大學的林修賢逐個檢查。他的分析淘汰了絕大部分候選者，只有一個事件還保留下來。但這一個信號卻比之前發(fā)現(xiàn)的任何一個都包含更多關于偏振的細節(jié)。
“在這非常大量的數(shù)據(jù)中，我們發(fā)現(xiàn)了一個很獨特的信號，與快速射電暴所有已知的特征都吻合，但卻含有此前從未被看到的偏振數(shù)據(jù)，”也來自卡內(nèi)基·梅隆大學的杰弗里·彼得森說。
在此前觀測的快速射電暴中，只探測到過圓偏振數(shù)據(jù)。造成這種情況的部分原因是望遠鏡的觀測能力，另外還有所能存儲的望遠鏡數(shù)據(jù)的限制。綠堤望遠鏡既有探測完整的偏振圖像的能力，又有充足的觀測數(shù)據(jù)存檔。
通過研究這最近一次探測到的線偏振數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，從快速射電暴發(fā)出的無線電波顯示出法拉第旋轉效應，這是當無線電波通過一個強大的磁場時發(fā)生的螺旋形扭曲，其形狀就好像開啟葡萄酒瓶木塞的螺旋起子。
“這告訴我們一些射電暴傳來的路徑上磁場的信息，也給我們一些射電暴周圍環(huán)境的啟示?！痹鼍忉屨f。 “想解釋這些射電暴的理論家們也多了一點可用的資料?！?div style="height:15px;">
對信號進一步的分析表明，它在來地球的路上經(jīng)過了兩個不同的稱為（散射）屏的電離氣體區(qū)域。通過分析兩個屏之間的相互作用，天文學家能夠確定它們的相對位置。最強的屏非常接近爆發(fā)的源頭，在爆發(fā)源的十萬光年以內(nèi)，這將其置于源所處的星系內(nèi)。只有兩種東西可以在信號上留下這樣的印記：源周圍的星云，或者其星系中心的電離氣體。
此外研究人員還發(fā)現(xiàn)快速射電暴的無線電輻射具有類似恒星的閃爍現(xiàn)象。這種無線電波段的閃爍現(xiàn)象通常出現(xiàn)在脈沖星的觀測中。中國科學院國家天文臺的李毅超博士分析了快速射電暴方向上一顆脈沖星的閃爍數(shù)據(jù)，表明快速射電暴也和脈沖星一樣，其閃爍部分是由銀河系星際介質引起的；同時也說明其爆發(fā)位置應當在30億光年以內(nèi)。
“總之，這些令人驚嘆的數(shù)據(jù)揭示了我們以往從未了解的快速射電暴，并對這些神秘事件給出了很強的限制?！痹鼍偨Y說。 “我們也有了一個令人興奮的新工具，可以搜索海量的檔案數(shù)據(jù)以發(fā)現(xiàn)更多的例子，真正了解它們的本質?！?div style="height:15px;">
