天文學家在神秘的快速射電暴周圍發現極端扭曲的磁場
由NAOC的Di Li博士領導的科學家們在快速射電暴FRB 20190520B周圍發現了一個極端的場逆轉,表明該信號可能通過一個湍流的、磁化的等離子體場。這一發現使我們更接近於了解這些強烈的宇宙爆炸的起源,可能與黑洞或大質量恆星有關。
一個神秘的快速射電暴周圍的扭曲的場。一個國際團隊在理解快速射電暴(FRB)的起源方面取得了重大進展–這是一些射電波段中最強烈的毫秒級的宇宙爆炸。資料來源:Di LI/ScienceApe/CAS
快速射電暴(FRBs)是無線電波段中最明亮的毫秒級宇宙爆炸。它們的未知起源給天文學和物理學帶來了挑戰。
共生射電天文FAST調查(CRAFTS)是五百米球面射電望遠鏡(FAST)的一個關鍵項目,它發現了世界上第一個持續活躍的重複FRB,被稱為FRB 20190520B。現在這個FRB提供了線索,可能有助於澄清FRB的起源。
由中國科學院國家天文台領導的一個國際團隊對FRB 20190520B進行了監測,使用了澳大利亞的帕克斯望遠鏡和美國的綠岸望遠鏡(GBT)。綜合分析結果顯示,在這個不斷爆發的源頭周圍出現了極端的場反轉。
這項研究基於三大洲的觀測工作,於5月11日發表在《科學》雜誌上。
與所有其他的FRB不同,FRB 20190520B產生了爆裂,每次被觀測時,至少有一台,有時是多台望遠鏡可以探測到。這種可靠性使它成為多波段跟踪觀測研究的理想目標。
“帕克斯望遠鏡共探測到來自FRB 20190520B的113個爆發,超過了以前在帕克斯發現的快速射電爆發數量的總和,凸顯了FRB 20190520B的價值,”帕克斯FRB 20190520B項目的負責人、西悉尼大學的Shi Dafu博士說。
通過對GBT和Parkes的數據進行綜合分析,現在浙江實驗室工作的NAOC博士畢業生Yi Feng博士和來自西弗吉尼亞大學(WVU)的Anna-Thomas女士測量了它的偏振特性,發現法拉第旋轉量(RM)兩次以戲劇性的方式改變了其符號:從~10,000單位到~10,000單位,反之亦然。其他主要貢獻者包括加州理工學院的Liam Connor博士和西弗吉尼亞大學的Sarah Burke-Spolaor博士。
在突發信號的傳播過程中,偏振特性會受到周圍等離子體的影響。RM可以由磁場和電子密度的積分乘積來近似表示。該研究的通訊作者Di Li博士說:”RM的變化可以由任何一個因素引起,但符號變化必須來自於磁場的逆轉,因為電子密度不能變成負值。”
這種逆轉可能是通過位於FRB源的10-5到100準秒之間的湍流、磁化的等離子體屏幕傳播的結果。該研究的共同作者、雲南大學的楊元培教授說:”重複的快速射電暴周圍磁場的湍流成分可能像毛線球一樣混亂。”產生這種混亂的可能情況包括信號穿過一個同伴的光環,無論是黑洞還是有風的大質量恆星。了解FRB周圍磁化環境的劇烈變化是了解這種宇宙爆炸起源的重要一步。