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加拿大的科學家團隊近日發現了一種每 16 天重複一次的快速射電暴(FRB)。這與其他 FRB 形成了鮮明的對比,FRB 更加分散。一些零星的 FRB 以簇的形式出現,並且不規律地重複,但是有規律的、可重複發生的 FRB 十分罕見。

哈佛大學天文學系主任阿維 · 勒布(Avi Loeb)告訴 DeepTech,“目前科學界還沒有確鑿的證據表明 FRBs 的性質,所以應該考慮所有的可能性,包括來自智慧文明的可能性。”他認為,FRBs 可能是一個具有多種來源型別的混合種群。

快速射電暴是指遙遠宇宙中突然出現的短暫而猛烈的無線電波暴發,持續時間極短,通常只有幾毫秒,卻能夠釋放出相當於太陽在一整天內釋放的能量。

2007 年,天體物理學家鄧肯 · 洛裡默(Duncan Lorimer)和他的學生大衛 · 納克維奇(David Narkevic)觀測到第一個 FRB,被稱為洛裡默爆炸。儘管很多脈衝星也能釋放短暫的週期性無線電波,洛裡默爆發卻是單一性事件,持續時間只有幾毫秒。從那時起,更多的 FRB 被發現了,儘管我們知道它們來自於星系外,但它們的起源仍不清楚。

至於目前這個每 16 天重複一次的 FRB,研究人員追蹤到其源頭位於約 5 億光年外的一個漩渦星系中,但其精確源頭尚不明確。他們希望通過更多研究去定位其確切來源。相關研究論文已收錄於 arXiv 預印本網站。該研究團隊使用來自加拿大氫強度測繪實驗快速電波爆發專案(CHIME/FRB)的資料。

CHIME 是一架射電望遠鏡,但它不同尋常。與其他可以瞄準目標的不同,CHIME 是固定的,沒有活動部件。它由四個半圓柱體組成,每個半圓柱體可容納 256 個雙極化接收器。總共接收到 2048 個訊號進行處理。隨著地球的旋轉,CHIME 可以看到一大片移動的天空。

圖 | CHIME 由四個金屬 “半管” 組成,每個半管長 100 米。(來源:CHIME/Andre Renard, Dunlap Institute)

新的射電暴被稱為 FRB 180916.J0158+65,它代表了一個不尋常的機會。由於大多數 FRB 不會重複,所以沒有辦法進行後續觀測。但它大約每 16 天重複一次。此外,還有大約 10 個已知的 FRB 在重複,但它們的週期不固定。

研究人員發現了這個新的 FRB 後,回溯查看了以前的資料,發現了這個新 FRB 的 400 個觀測值,並確定它的重複週期為 16.35 天。在最初四天的時間裡,訊號每小時到達一次,然後停止。大約 12 天后,它們又會重新開始,以此為迴圈。

天文學家已經能夠確定新 FRB 的起源。它來自附近一個巨大螺旋星系中活躍的恆星形成區域。它是僅有的四個能追溯起源的 FRB 之一,並且在這四個 FRB 中,它是唯一的中繼器。這意味其來源不是災難性爆炸的結果,而是隨著時間的推移持續存在的事物。

由於天體物理學家仍然不知道是什麼產生了 FRB,確定它們的來源是理解它們的關鍵部分。雖然這顆最新的 FRB 來自 5 億光年外的螺旋星系的恆星形成區域,但其他的 FRB 似乎有不同的來源。例如,其中一個來自低金屬性的不規則矮星系。

圖 | 一個假設的快速射電爆的來源是磁星,一種具有極強磁場的脈衝星。在這幅圖中,磁星的地殼正在破裂,導致高能噴發。(來源:NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger)

關於 FRB 產生的原因,有很多理論。其中大部分都是推測性的,但這些猜測也有一些限制。

由於 FRB 只持續幾毫秒,天體物理學家認為源頭可能很小,只有幾百公里。既然我們從如此遙遠的地方探測到它們,它們的源頭一定是充滿能量的。

由此,阿維 · 勒布分析稱,這種訊號不太可能用於通訊,因為長距離的對話會有長時間延遲,訊號的雙向傳遞需要數億年。那麼,如果通訊的目標是短距離,為了節省能源,光的訊號就不會如此強大。想要人為產生跨越宇宙距離的 FRBs,主要的技術挑戰在於無線電波需要攜帶的巨大能量。他說,“這將需要一個龐大的工程專案,比我們在地球上設想的要難上幾百萬倍。”換句話說,該訊號來自智慧文明的可能性非常小。

一些人認為 FRB 可能與伽瑪射線暴(GRB)有關;或者它們可能是在與大品質物體碰撞時產生的,比如中子星和黑洞;另一種可能性是磁星,一種具有極強磁場的中子星;或者是恆星耀斑。一些人(大多不是專業人士)認為這些訊號可能來自外星文明。

阿維 · 勒布傾向認為,該 FBR 訊號最有可能是明亮的脈衝星類似物,脈衝星是具有強磁場的旋轉中子星。

FRBs 的持續時間和無線電頻率與脈衝星的閃光類似,但它們本質上比脈衝星亮數十億倍,而且更分散。由於它們如此明亮,科學家可以從宇宙邊緣看到它們,而脈衝星只能在銀河系內被探測到。

還有更多關於來源的假設,比如能量極高的超新星或由於暗物質而破裂的脈衝星。從那裡開始,這些假設變得越來越奇異,例如宇宙弦,軸離子微簇的爆炸衰變,以及冒險接近超大品質黑洞的脈衝星。

當一種現象有那麼多可能的原因時,這意味著你沒有太多可做的了。

由於 FRB 180916.J0158 + 65 重複出現,它的來源可能是一個在軌道上圍繞另一個天體執行的恆星體。在這種情況下,訊號會被另一個物體以一種有規律的週期模式遮蔽掉。但目前為止只是這種解釋,並沒有說明來源是什麼。在其他新聞稿中,還提到了其他可能性,其中包括恆星風,這些風可以交替增強和阻斷訊號。或者源頭本身是一個旋轉的物體。也可能是多種因素共同作用的結果。

目前,這個 FRB 來源仍然是個謎。但是其範圍已經找到,如果新的 FRB 保持它的重複性,未來的望遠鏡可能能夠更精確地定位這個來源。到那時,我們將會得到答案。

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