一份新研究第一次把一個快速射電爆(FRBs)信號研究到幾微秒時間範圍內的細節,發現原來這個方法可以確定信號發源地物理空間範圍的大小。快速射電爆是一種強烈而奇怪的無線電信號,有的是重複複性的,間隔從幾毫秒到幾周各異;有的是至今為止只收到過一次的,科學家把它們暫時歸類為非重複複性的。天文學家還沒有完全掌握它們的本質。
一份新研究第一次把一個快速射電爆(FRBs)信號研究到幾微秒時間範圍內的細節,發現原來這個方法可以確定信號發源地物理空間範圍的大小。
快速射電爆是一種強烈而奇怪的無線電信號,有的是重複複性的,間隔從幾毫秒到幾周各異;有的是至今為止只收到過一次的,科學家把它們暫時歸類為非重複複性的。天文學家還沒有完全掌握它們的本質。
最近一個研究組研究一個每次持續幾毫秒的快速射電爆信號,分析它在只有3 ~ 4微秒內的特徵,把這稱為快速射電爆信號的「微觀結構」。他們發現,原來這些信號的微觀結構內藏有其來源天體的更多細節。他們分析的是重複性信號FRB
180916。它重複一次的周期為16 天,其中4 天十分活躍,之後平靜12 天,再開始下一個周期的信號。
研究負責人荷蘭阿姆斯特丹大學(Universiteit van Amsterdam)的博士生尼莫(Kenzie Nimmo)說:「我們說的『微觀結構』指的是,快速射電爆信號在微秒這樣小的時間範圍內強度的變化規律。」
尼莫說,這些規律「有效地限制了這個快速射電爆來源區域的範圍,對構建這些信號的假設模型具有指導意義」。也就是說,這項研究發現快速射電爆信號在微觀時間區段內的規律,能夠引導研究人員了解到信號來源區域物理空間的大小。
通過對FRB 180916 微觀結構的分析,這份研究發現其來源事件的區域只有大約1公里的大小。與此同時,研究人員已經知道的是,這個信號來自距離地球4.57 億光年的位置。
確定如此遙遠區域的信號,竟然來自不超過1 公里範圍的物理空間,正是這項分析結果令人震驚之處。
之前的研究曾分析過20 ~ 30 微秒時間段內的規律,這份研究把精確度提升了近10 倍。研究組表示, 他們還能分析出信號源的「極化位置角度」(polarizationposition angle),即信號的偏振光振盪細節。這一特性將揭示快速射電爆信號源頭如何旋轉的特性,以及信號與來源天體的距離。這些信息將進一步確定快速射電爆信號確切的身份。
從FRB 180916 的重複周期來看,他們認為這個信號很可能來自含有一顆以進動方式旋轉的中子星,與另一顆巨大的恆星組成的雙體系統。中子星是一種高密度恆星殘骸,在直徑僅12 英里的球體內,能夠壓縮著比一個太陽更大質量的物質。
這兩個天體以16 天的周期繞著彼此旋轉,當兩者在軌道內處於最靠近的位置的時候,雙方的互動加強,導致產生的信號加強——也就是地球上觀測到的4 天強信號的時期。
最後,尼莫還提出,研究到足夠微觀的信號結構,也許就會發現以前歸類為「非重複性」的快速射電爆信號也是重複的。「這很重要,因為現在對於重複性和非重複性快速射電爆信號到底是不是一樣的、它們是不是來自不同的天體事件,還存在爭議。」
這份研究表於《自然• 天文學》(Nature Astronomy)期刊。◇
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