听!来自10亿光年外的“神秘心跳”:宇宙中罕见的周期性信号

2022-07-15 16:53

3日,发表在《自然》杂志上的一项研究表明,天文学家在太空中探测到了一个数十亿光年外的星系发出的“心跳”般的特殊信号。该信号被归类为快速射电暴(FRB),并被命名为FRB 20191221A。

据报道,该信号持续时间长达3秒,比以往监测到的典型快速射电暴(FRB)的平均持续时间都要长得多。研究团队还监测到了其周期性模式——每0.2秒重复一次的无线电波就像一颗跳动的心脏。此发现不禁让人猜想,这一“神秘心跳”是否来自遥远的星系文明呢?

快速射电暴(FRB)是什么?

据了解,快速射电暴(FRB)是指遥远宇宙中突然出现的短暂而猛烈的无线电波暴发,持续时间极短,通常只有几毫秒,却能够释放出相当于太阳在一整天内释放的能量。

听!来自10亿光年外的“神秘心跳”:宇宙中罕见的周期性信号

据悉,第一个FRB是在2007年发现的。从那时起,天文学家已经监测到了数百个来自宇宙各个遥远地方的快速宇宙闪光。许多FRB会释放超亮的无线电波,但最多只持续几毫秒就完全消失,只有大约10%的FRB被监测到图像。

快速射电暴的出现往往转瞬即逝且出乎意料,极难观察到。加拿大不列颠哥伦比亚省自治领射电天体物理天文台的射电望远镜(简称CHIME)可用于探测它们。该望远镜自2018年起投入使用,除了无线电波暴发外,它还对宇宙中遥远的氢发射无线电波非常敏感。

宇宙中罕见的周期性信号

麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究所博士后研究员丹尼尔·米奇利表示,使用CHIME的天文学家在2019年12月21日发现,一次快速的射电爆发“在许多方面都很奇特”,这立即引起了他们的注意。

该信号被命名为FRB 20191221A,其持续时间长达3秒,约为典型快速射电爆发的1000倍。

“这很不寻常,”米奇利说。“它不仅持续时间非常长,大约三秒钟,而且还出现了非常精确的周期性峰值,每一秒都会发出轰、轰、轰的声音——就像心跳一样。这是FRB信号第一次被检测到存在自身周期性。”米奇利指出,“宇宙中没有多少东西能发出如此规律的周期性信号。”

当研究人员分析FRB 20191221A时,该信号类似于两种不同类型的中子星或巨星死亡后的致密残余物(称为射电脉冲星和磁星)释放的信号。

磁星是具有令人难以置信的强大磁场的中子星,而无线电脉冲星释放的无线电波似乎随着中子星的旋转而产生脉冲。两个恒星物体都会产生类似于灯塔闪烁光束的信号。而新信号似乎比这些辐射亮100万倍以上。“我们认为这个新信号可能是类固醇上的磁星或脉冲星。”米奇利说。

10亿光年外的“神秘心跳”

有天文学家估计,该信号来自大约10亿光年外的一个星系,但爆发的确切位置和原因尚不清楚。该研究小组表示,目前无法确定该信号爆发起源的确切星系,甚至10亿光年的距离也无法“高度不确定”。

虽然CHIME已准备好继续搜索无线电波的爆发,但它在定位其起源位置方面的功能并不完善。米奇利称,目前CHIME正在进行项目升级,期望通过与其他望远镜的共同观测来进行三角测量。

据报道,研究小组将继续使用CHIME进行监测,以获取更多来自该无线电脉冲的信号,以及其他具有类似周期性特质的信号。无线电波的频率及其变化方式可用于帮助天文学家更多地了解宇宙膨胀的速度。

“这一发现提出了一个问题,即是什么导致了这种我们以前从未见过的极端信号,以及我们要如何利用这种信号来研究宇宙,”米奇利说。“未来的望远镜有望每月发现数千个快速射电暴,届时我们可能会发现更多这些周期性信号。”