摘要:FRB这东西,2007年第一次被科学界侦测到的时候,估计天文学家们都有点懵,就持续几毫秒,释放的能量却抵得上太阳一天甚至一年的总和,这能量强度也太夸张了。之后大家就开始猜,这玩意儿到底从哪儿来?超新星爆发?黑洞合并?
FRB这东西,2007年第一次被科学界侦测到的时候,估计天文学家们都有点懵,就持续几毫秒,释放的能量却抵得上太阳一天甚至一年的总和,这能量强度也太夸张了。之后大家就开始猜,这玩意儿到底从哪儿来?超新星爆发?黑洞合并?
甚至还有人联想过是不是外星文明发的信号,结果都没找到实锤。直到脉冲极亮X射线源(PULX)进入视线,这货藏在宇宙深处,能释放超理论极限的X射线,看着就像个“狠角色”。
于是中国科学院新疆天文台的脉冲星团组,联合了国外的科研团队,就想搞清楚一件事:PULX会不会就是FRB的“老家”?他们的研究成果还发在了《天体物理学杂志》上,今天就跟大家聊聊这次探索的来龙去脉。
要搞懂为啥猜PULX是FRB源头,得先知道PULX到底是啥。它其实是个致密双星系统,核心是中子星,还带着个伴星。说实话,中子星这玩意儿真够极端的,它是大质量恒星超新星爆发后剩下的“残骸”,质量能到太阳的1.4到2个,半径却只有10公里左右。
你想想,把整个珠穆朗玛峰压缩成一块方糖,密度才跟它差不多,这密度得多吓人?
而且PULX还有个本事,能搞“超Eddington吸积”。简单说就是物质落到中子星上的速度,超过了理论上的最大稳定速度,这就能释放出超强的X射线。
本来想,既然它能量这么足,说不定FRB就是它搞出来的,毕竟FRB也需要这么大的能量释放。
后来团队还总结了几个更具体的理由:一是PULX有极端的磁场和等离子体环境,刚好能满足FRB爆发的条件;二是物质在中子星周围堆多了可能突然释放,这跟FRB短时爆发的特点对得上;
三是它的高能环境能触发剧烈物理过程;四是部分观测特征跟FRB的空间分布、能量范围也能合上。我觉得这些理由挺扎实的,换谁研究都会先往这方面想,毕竟条件太匹配了。
聊完为啥盯上PULX,就得说说这次观测是咋做的,毕竟用的可是咱们的“中国天眼”FAST,这设备的实力可不是盖的。
这次观测,团队选了8个典型的PULX系统。这些都是已经确认有超Eddington吸积的,观测起来更有针对性,不会瞎忙活。
设备方面,除了咱们的FAST,还拉上了澳大利亚的Parkes望远镜。
FAST不用多介绍,500米口径的球面射电望远镜,世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜,连数十亿光年外的微弱电波都能抓到;Parkes望远镜在射电天文学领域是“老资历”了,擅长抓脉冲信号,俩“高手”联手,能覆盖不同的轨道相位,避免漏过信号。
观测策略也想得挺细,用了“单脉冲搜索+周期搜索”的联合办法,还覆盖了0到5000秒差距·每立方厘米的色散量范围,生怕有啥遗漏。
老实讲,当时估计大家都挺期待的,毕竟设备这么强,策略这么细,抓个FRB信号应该没问题吧?结果却让人意外,这8个PULX系统,居然一个明显的射电脉冲信号都没发出来。
搞不清是真没产生FRB,还是咱们没抓到,但不管怎样,这个结果也不是没用。团队算出了每个目标的射电流量密度上限,简单说就是在这次观测的灵敏度下,要是有信号比这个上限强,肯定能抓到;现在没抓到,就说明信号要么比这弱,要么根本没有。
这个数据可重要了,它给现有PULX-FRB模型划了条线,那些说PULX能高频次、高功率产生FRB的说法,直接被排除了一部分,科学家们不用再在那些不可能的方向上浪费精力。
虽然没找到信号,但这事给咱们的启示可不少,而且未来的探索也没停下。
团队分析,没信号可能有两种情况:一是PULX确实能产生FRB,但爆发次数太少,比如一百天里都未必有一次,这次观测三个月没碰到;二是PULX周围有激烈的吸积风,就是高速喷出来的高温等离子体,还有强磁场,把FRB信号挡住了,根本逃不出来。
我觉得这两种都有可能,宇宙里的情况太复杂,不能因为一次没观测到就否定PULX,只是现在还没找到关键证据而已。
而且PULX和FRB的探究,不只是找源头这么简单。
它们身上能看到极端引力、强磁场和高能等离子体的相互作用,简直是个“天然实验室”,能帮着验证广义相对论,还能推动等离子体物理的研究。更何况,FRB还能当宇宙的“探针”,以后搞清楚起源了,说不定能用来研究暗能量、宇宙结构这些大事,价值可不低。
未来团队还打算靠FAST继续找,毕竟它灵敏度高,打算再增加20个PULX目标,观测时间也延长,争取抓到信号。
而且还有个好消息,正在建的奇台射电望远镜(QTT),口径110米,机动性和性能都好,以后跟FAST配合,一个大范围搜,一个精细定位,说不定能有新发现。说实话,我挺期待的,咱们国家在射电天文学这方面越来越强,以后肯定能解开更多宇宙谜题。
这次用FAST观测PULX找FRB源头,虽然没拿到“正结果”,但也没白干。它给PULX-FRB模型划了边界,还为FRB起源的探究提供了新线索。
FRB就像宇宙深处发来的“加密电报”,每次观测不管成功失败,都是在破译的路上走一步。相信以后有FAST和QTT联手,咱们早晚能搞清楚FRB到底从哪儿来,到时候对宇宙的了解又能深一层,毕竟科学探索就是这样,一步一步慢慢来,总能接近真相。
来源:云娱云己