CHIME望远镜在第一年的运行中探测到超过500个神秘的快速射电暴

©麻省理工学员

敲出和谐的声音

要想捕捉到快速的无线电暴,你需要非常幸运地定位你的无线电天线。快速射电暴(frb)是一种奇怪的明亮闪光,记录在电磁波谱的无线电波段,这种闪光持续几毫秒后消失得无影无踪。

这些简短和神秘的信标在宇宙的各种和遥远的部分中被发现,以及我们自己的星系。他们的起源是未知的,他们的外表是不可预测的。自2007年首次发现以来,射频天文学家只瞄准了截至其范围内约140次爆发。

现在,在不列颠哥伦比亚省的一个大型固定式射频望远镜几乎逐渐多样化了迄今为止发现的快速无线电突发的数量。在2018年至2019年间,称为加拿大氢强度映射实验的望远镜被称为Chime,因为加拿大氢强度映射实验在其第一年的运营期间检测到了535个新的快速无线电阵阵。

与CHIME合作的科学家,包括麻省理工学院的研究人员,已经在该望远镜的第一个FRB目录中收集了新的信号,他们将在本周的美国天文学会会议上公布。

新的目录显著扩展了目前已知的快速射电暴库,并且已经提供了关于它们属性的线索。例如,新发现的爆炸似乎可以分为两类:重复爆炸和不重复爆炸。科学家们确定了18个快速无线电暴的来源,而其余的似乎是一次性的。这些中继器看起来也有所不同,与单一的、不重复的快速无线电暴相比,每个脉冲持续的时间稍长,发射的无线电频率更集中。

这些观测结果有力地表明,重复频率和一次性频率来自不同的机制和天体物理来源。通过更多的观察,天文学家希望很快就能确定这些奇怪的明亮信号的极端来源。

“在Chime之前,总共发现了少于100个FRBS;现在,在观察一年后,我们发现了数百个,”麻省理工学院的物理学部的研究生凯特林·施恩林·谢说。“与所有这些来源一起,我们真的可以开始拍摄FRBS作为整体的样子,astrophysics可能正在推动这些事件,以及如何用于研究宇宙前进的宇宙。”

看到闪光

Chime包括四个大规模的抛物线无线电天线,大致是滑雪板半管的尺寸和形状,位于加拿大不列颠哥伦比亚省的Dominion Radio Astrophysical Meangeteratory。Chime是一个固定阵列,没有移动部件。当地球旋转时,望远镜每天从一半的天空接收无线电信号。虽然大多数射频天文学通过旋转一道大道来聚焦来自天空的不同部位的光,但是时钟凝视,一动不动,在天空中,并使用相关器将传入的信号集中 - 一个功能强大的数字信令处理器,可以通过巨大的数量来工作数据,每秒约7次,相当于世界上互联网交通的百分之几。

“数字信号处理是使得能够同时重建和”看起来“在数千个方向上”看起来“的东西,”麻省理工学院的物理学助理教授Kiyoshi Masui说,他将领导小组的会议介绍。“这就是帮助我们比传统的望远镜更频繁地检测到FRBS一千次的东西。”

在运行的第一年,CHIME检测到535个新的快速无线电爆发。当科学家们映射到他们的位置时,他们发现突发在太空中均匀分布,似乎来自天空的任何和所有部分。从FRBS能够检测到,科学家们计算出快速的无线电阵阵,足够明亮的望远镜,望远镜,以横跨整个天空每天约9,000的速度发生 - FRB的最精确估计迄今为止的总体费率。

Masui是麻省理工学院卡弗里天体物理和空间研究所的成员,他说:“这是这个领域最美好的事情——快速射电暴确实很难看到,但它们并不罕见。”“如果你的眼睛能看到无线电闪光,就像你能看到照相机闪光一样,你只要抬头就能一直看到它们。”

宇宙的映射

当无线电波穿越太空时,沿途的任何星际气体或等离子体都会扭曲或分散无线电波的特性和轨迹。无线电波被分散的程度可以给我们一些线索,告诉我们它穿过了多少气体,以及它从源头走了多远。对于CHIME探测到的535个frb中的每一个,Masui和他的同事们都测量了它的弥散度,并发现大多数爆发很可能来自遥远星系中的遥远源。事实上,这些爆炸的亮度足以被CHIME探测到,这表明它们一定是由高能源产生的。随着该望远镜探测到更多的快速无线电暴,科学家们希望确定到底是哪种奇异现象能够产生如此明亮、超快的信号。

科学家们还计划利用爆炸和他们的弥散度估算来绘制宇宙中气体的分布。

Shin说:“每个快速射电暴给我们提供了一些信息,关于它们传播了多远,以及它们传播了多少气体。”“有了大量的快速无线电暴,我们就有希望弄清楚气体和物质是如何在宇宙的大尺度上分布的。所以,除了快速射电暴本身的神秘之外,快速射电暴在未来还可能成为强大的宇宙探测器。”

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该研究得到了各种机构的支持,包括加拿大创新基金会,The Toronto大学的天文学和天体物理学研究所,加拿大高级研究所,麦吉尔大学和麦吉尔空间研究所,通过零管家庭基金会,以及英国哥伦比亚大学。

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