图片源于:https://www.mcgill.ca/newsroom/channels/news/researchers-link-mysterious-cosmic-signals-collapsed-stars-362290
由麦吉尔大学研究人员领导的国际科学家团队提供了迄今最清晰的证据,表明一些快速射电暴(FRBs)——这些从太空发出的神秘、持续毫秒的射电波闪光——来源于中子星,即大质量恒星在超新星爆炸后形成的超高密度残骸。
这一发现基于对单一FRB射电信号的分析,推动了我们对宇宙最令人困惑现象之一的理解。
“这一结果重申了长期以来对FRB与中子星之间联系的怀疑,”麦吉尔物理系博士研究生、研究的通讯作者瑞安·麦金文(Ryan Mckinven)表示。“然而,我们的发现也挑战了流行的理论模型,提供了射电发射发生在中子星附近的证据,这一观点早于先前的想法。”
FRBs在毫秒内释放的能量与太阳在整整一天内发出的能量相当。
自2007年被发现以来,科学家们已经检测到数千个这些闪光,然而它们的起源和机制仍然难以捉摸。
麦金文的研究通过使用加拿大氢强度映射实验(CHIME)射电望远镜,发现FRB信号的行为与脉冲星(一类经过充分研究的射电发射中子星)之间存在显著相似性。
FRB信号通常是高度偏振的,这意味着射电波主要沿着一个特定的、明确的方向振荡。
通过检查FRB信号的偏振,麦金文团队观察到在持续2.5毫秒的闪光过程中,其角度发生了剧烈变化,这一特征在脉冲星中是典型的,但在FRB中却很少见。
这一独特特征最初引发了信号可能来自误分类脉冲星的假设,然而进一步分析确认FRB的起源是在数百万光年外的银河系。
“偏振测量是我们探测这些遥远源头的少数工具之一,”麦金文解释说。“这一结果将激励对其他FRB中相似行为的后续研究,并促使理论努力调和它们的偏振信号之间的差异。”
这项研究突显了位于加拿大不列颠哥伦比亚省彭蒂克顿的CHIME望远镜的价值。
它以其无与伦比的能力,每天检测成千上万的FRBs而闻名。
CHIME产生的大量数据使科学家能够识别出像这样独特的信号,从而推动对FRB的更广泛理解。
“这是揭开深刻宇宙之谜迈出的一步,”麦金文说。“FRBs无处不在,但它们的真实性质仍然大多未知。
我们对它们起源的每一个发现都为我们打开了一扇了解宇宙动态的新窗口。”
在同一期的《自然》杂志上,麻省理工学院的首席研究员肯齐·尼莫(Kenzie Nimmo)发表的研究也为中子星的假设提供了进一步支持。
“我们发现这个FRB表现出‘闪烁’,类似于夜空中星星的闪烁情况。
观察这种闪烁现象表明,FRB的发源区域必须是极其小的。
尽管FRB来自超过2亿光年外,我们已经将发射源的大小精确定位在不到10,000公里之内。这一非凡的精确度显示FRB必定来自中子星周围的极为强磁环境,这是宇宙中最极端的环境之一,”尼莫说。
麦金文和尼莫领导的研究共同提供了强有力的新证据,表明这个FRB——以及其他FRB——起源于中子星。
“这些观测为我们提供了一个难得的机会,窥探这一FRB的潜在动力源,”麦吉尔物理系和特罗特空间研究所的班廷奖博士后研究员亚伦·珀尔曼(Aaron Pearlman)说道,
他是麦金文和尼莫领导的研究的共同作者。“观察到的闪烁模式和偏振角度变化与预计将会在高磁化、旋转的中子星附近产生的超级巨型射电脉冲的行为一致。
这些研究进一步证实了一些FRB可能是由中子星产生的。”
关于研究:“通过瑞安·麦金文等人的研究发现,附近快速射电暴的偏振位置角的摆动”已在《自然》上发布,麦吉尔大学的特罗特空间研究所以特罗特家族基金会的慷慨捐赠得到支持。
CHIME团队由麦吉尔大学、多伦多大学和不列颠哥伦比亚大学组成,且获得了加拿大自然科学与工程研究委员会的资助,以及来自不同合作伙伴的捐赠。