天文学家首次将神秘的快速射电爆发与引力波联系起来
我们刚刚在《自然天文学》上发表了证据,证明可能产生来自遥远星系的神秘无线电波爆发,称为快速射电暴或FRB。
两颗碰撞的中子星 - 每颗都是爆炸恒星的超致密核心 - 当它们合并成“超质量”中子星时会产生一阵引力波。我们发现,两个半小时后,当中子星坍缩成黑洞时,它们产生了FRB。
或者我们认为是这样。证实或反驳我们理论的关键证据——来自快速射电暴方向的光学或伽马射线闪光——在大约四年前消失了。几个月后,我们可能会有另一个机会来发现我们是否正确。
简短而有力
FRB是来自太空的非常强大的无线电波脉冲,持续时间约为千分之一秒。利用澳大利亚射电望远镜澳大利亚平方公里阵列探路者(ASKAP)的数据,天文学家发现大多数FRB来自如此遥远的星系,光需要数十亿年才能到达我们。但是,自2007年首次发现以来,产生这些无线电波爆发的原因一直困扰着天文学家。
最好的线索来自我们银河系中一个名为SGR 1935 + 2154的物体。它是一颗磁星,是一颗中子星,其磁场比冰箱磁铁强约一万亿倍。28 年 2020 月 <> 日,它产生了一阵猛烈的无线电波——类似于 FRB,但威力较小。
天文学家长期以来一直预测,两颗中子星 - 一个双星 - 合并产生黑洞也应该产生无线电波。两颗中子星将具有高磁性,黑洞不可能有磁场。这个想法是当中子星合并并坍缩成黑洞时磁场突然消失,产生快速射电爆发。不断变化的磁场会产生电场——这是大多数发电站发电的方式。坍塌时磁场的巨大变化可能产生FRB的强烈电磁场。
寻找冒烟的枪
为了验证这一想法,西澳大利亚大学的硕士生亚历山德拉·莫罗亚努(Alexandra Moroianu)寻找美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)探测到的合并中子星。LIGO搜索的引力波是时空中的涟漪,由两个大质量物体(如中子星)的碰撞产生。
LIGO发现了两个双中子星合并。至关重要的是,第二个被称为GW190425,发生在一个名为CHIME的新型FRB狩猎望远镜也运行时。然而,作为新数据,CHIME花了两年时间才发布了第一批数据。当它这样做时,Moroianu迅速发现了一个名为FRB 20190425A的快速射电暴,该射暴发生在GW190425之后仅两个半小时。
尽管这令人兴奋,但有一个问题 - LIGO的两个探测器中只有一个当时在工作,这使得GW190425的确切来源非常不确定。事实上,有5%的可能性这可能只是一个巧合。
更糟糕的是,费米卫星本可以探测到合并产生的伽马射线——确认GW190425起源的“吸烟枪”——当时被地球挡住了。
不太可能是巧合
然而,关键的线索是FRB追踪它们通过的气体总量。我们知道这一点,因为高频无线电波比低频波在气体中传播得更快,因此它们之间的时间差告诉我们气体的数量。
因为我们知道宇宙的平均气体密度,所以我们可以将这种气体含量与距离联系起来,这被称为麦夸特关系。FRB 20190425A 的行驶距离与 GW190425 的距离几乎完美匹配。宾果游戏!
那么我们是否发现了所有FRB的来源?不。宇宙中没有足够的合并中子星来解释FRB的数量 - 有些仍然必须来自磁星,就像SGR 1935 + 2154一样。
即使有所有的证据,仍有200分之一的可能性,这一切都可能是一个巨大的巧合。然而,LIGO和另外两个引力波探测器Virgo和KAGRA将在今年五月重新开启,并且比以往任何时候都更加敏感,而CHIME和其他射电望远镜已准备好立即探测到中子星合并中的任何FRB。
几个月后,我们可能会发现我们是否取得了关键突破,或者它是否只是昙花一现。
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