这种神秘的无线电爆发不知从何而来 令天文学家们大惑不解
跟踪神秘快速射电暴（FRB）的天文学家偶然发现了一个意想不到的宇宙难题。 他们在一个古老、死亡星系的外围探测到了一个射电暴--它远离任何被认为会产生这种现象的年轻恒星。这一令人费解的发现挑战了当前的FRB理论，并对其真正的起源提出了新的疑问。 在强大的新型射电望远镜系统的帮助下，科学家们现在比以往任何时候都更接近于解开这个宇宙之谜。
使用 CHIME 的科学家本以为会在新探测到的 FRB 背后发现一颗年轻、充满能量的恒星。 然而，它却来自一个安静的古老星系，那里的恒星形成在数十亿年前就已经结束了。 这挑战了他们对 FRB 的一切认知。 资料来源：CHIME，编辑
天文学家卡尔文-梁（Calvin Leung）急于分析去年夏天新发射的射电望远镜的数据。 他的目标是精确定位来自小熊座北部的反复爆发的强烈无线电波（称为快速射电暴（FRB））的来源。
作为加州大学伯克利分校的米勒博士后研究员，梁希望能揭开这些神秘信号的起源。 他还希望利用这些信号作为绘制宇宙大尺度结构图的工具，从而深入了解宇宙的形成和演化。 为了实现这一目标，他开发了许多软件，使他的团队能够将来自多个望远镜的数据结合起来，以惊人的精度精确定位FRB的位置--精确到相当于一根头发丝的宽度。
椭圆形轮廓表示的快速射电暴的位置位于一个大质量椭圆星系的外围，即右边的黄色椭圆。 资料来源：双子座天文台
一开始令人兴奋的发现很快就变得令人费解。 当梁的合作者在加拿大氢强度绘图实验（CHIME）中使用光学望远镜检查这个源时，他们发现了一些意想不到的东西。 FRB源于一个古老的、不活跃的椭圆星系的遥远外围--这个星系应该不再包含被认为会产生这些强大爆发的恒星类型。
我们并没有发现预期中的"磁星"--一颗年轻的大质量恒星核心坍缩后留下的高磁化、旋转的中子星--"现在的问题是： 现在的问题是：如何解释在这个古老、死亡的星系中存在磁星？ 梁说。
理论家们认为，产生这些毫秒级无线电波暴的年轻恒星残余物应该早就消失在这个距地球20亿光年、质量是太阳1000多亿倍、有着113亿年历史的星系中了。
"这不仅是第一个在死亡星系之外发现的FRB，而且与所有其他FRB相比，它也是距离其相关星系最远的一个。" 加拿大蒙特利尔麦吉尔大学（McGill University）的博士生维什万吉-沙赫（Vishwangi Shah）说："FRB的位置令人吃惊，它提出了这样的问题：在没有新恒星形成的区域，怎么会出现如此高能的事件？"
沙赫是1月21日发表在Astrophysical Journal Letters上的FRB研究报告的通讯作者，同时发表的还有伊利诺伊州埃文斯顿的Northwestern University同事的第二篇论文。 两篇论文的共同作者之一梁是位于不列颠哥伦比亚省彭蒂克顿附近的原始CHIME射电阵列的三个配套望远镜（即所谓的支路）的主要开发者。 梁在麻省理工学院（MIT）攻读博士期间，他曾在麦吉尔大学指导过沙阿，随后在获得米勒奖学金之前，他还在加州大学伯克利分校担任过爱因斯坦博士后。
如图所示，CHIME 由四个大型天线组成，每个天线的大小和形状与单板滑雪半管差不多，设计上没有任何活动部件。 CHIME不是旋转着聚焦天空的不同部分，而是固定地注视着整个天空，寻找宇宙中的快速射电爆发源。 资料来源：CHIME 合作组织
第三个支杆射电阵列将于本周在帽溪天文台（Hat Creek Observatory）上线，该天文台位于北加州，以前由加州大学伯克利分校拥有和运营，现在由位于山景城的SETI研究所管理。 这四个阵列加在一起将极大地提高 CHIME 精确定位 FRB 的能力。
梁说："如果与三个支臂阵列搭配使用，我们每天就能准确地将一个FRB定位到它所在的星系，这是很可观的。这比使用两个支臂阵列的CHIME好20倍。"
有了这种新的精确度，光学望远镜就可以通过枢轴来识别产生爆发的星团类型--球状星团、螺旋星系--并有望识别出恒星源。 在迄今为止探测到的约5000个恒星源中--其中95%以上是由CHIME探测到的，很少有恒星源被分离到一个特定的星系中，这阻碍了确认磁星或其他类型恒星是否是恒星源的工作。
正如新论文中详述的那样，沙赫对来自重复FRB的许多爆发进行了平均处理，以提高CHIME阵列和位于不列颠哥伦比亚省的一个支路阵列提供的精确定位。 在 2024 年 2 月发现它之后，天文学家在 7 月 31 日之前又记录了 21 次爆发。 自论文提交后，麻省理工学院的希恩-安德鲁（Shion Andrew）将西弗吉尼亚州绿岸天文台的第二支箭的数据纳入其中，以20倍的精度确认了沙赫公布的位置。
沙赫说："这一结果挑战了将FRB起源与恒星形成星系中的现象联系在一起的现有理论。源头可能在一个球状星团中，这是一个由星系外的老死恒星组成的密集区域。 如果得到证实，这将使FRB 20240209A成为第二个与球状星团有关的FRB。"
不过，她指出，另一个源自球状星团的FRB与一个活的星系有关，而不是一个恒星形成在数十亿年前就已停止的老椭圆星系。
"西北大学爱因斯坦博士后奖学金获得者、第二篇论文的第一作者 Tarraneh Eftekhari 说："很明显，FRB 还有很多令人兴奋的发现空间，它们的环境可能是解开它们秘密的关键。"
"CHIME及其支臂望远镜将使我们的天体测量达到哈勃太空望远镜或詹姆斯-韦伯太空望远镜无法比拟的水平。 这将取决于他们如何深入研究以找到源头，"梁补充道。"这是一台了不起的射电望远镜。"
编译自/ScitechDaily
