中国天眼接收到宇宙深处的强烈信号,47天重复1652次,要回复吗?


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根据发表在《自然》(Nature)杂志上的一项新研究[1
, 在中国科学院科学家的主导下 , 通过全球单口径最大的射电望远镜——中国天眼(FAST) , 接收到了宇宙深处传来的强烈无线电信号 , 在47天内重复接收到了1652次 。
天文学家估计 , 该信号源距离地球可达30亿光年 。 距离如此之远都能接收到 , 意味着这个信号源的功率极高 , 能够发出超强的无线电波 。 那么 , 这个神秘的无线电信号究竟是怎么产生的呢?会不会与外星文明有关?

宇宙中有很多无线电波 , 这是一种波长远大于可见光的电磁波 , 肉眼是看不到的 , 需要通过射电望远镜来观测 。 早在上个世纪60年代 , 天文学家通过射电望远镜取得了重大发现 , 包括脉冲星(中子星)、宇宙微波背景辐射 。 2019年 , 第一张黑洞照片也是通过射电望远镜捕捉到的 。
在2007年 , 天文学家又发现了一种神秘的无线电信号 , 其强度之高超乎想象 , 因为它的源头估计远在数十亿光年之外 。 该信号的持续时间非常短暂 , 仅有5毫秒 , 所以天文学家把这种短时间内出现的无线电爆发称之为快速射电暴(FRB) 。

令科学家感到困惑的是 , 快速射电暴都是一次性的 , 在某个天区爆发过一次之后 , 就再也没有接收到第二次 。 正因为如此 , 天文学家无法追踪到快速射电暴的起源 , 不清楚这背后的机制是什么 。
到了2012年 , 曾经的“天眼”阿雷西博射电望远镜接收到了一次新的快速射电暴:FRB 121102 。 天文学家以为这个信号与之前一样 , 也是出现一次就消失掉 。
【中国天眼接收到宇宙深处的强烈信号,47天重复1652次,要回复吗?】
但在三年后 , 阿雷西博射电望远镜在相同的天区又接收到了10次强烈的无线电爆发 , 后被证实是FRB 121102 , 这是第一个已知的重复快速射电暴 。 随后几年 , 这个信号时不时地突然出现 。
自中国天眼在2016年开始观测宇宙之后 , 这个巨型的射电望远镜也着重观测了FRB 121102所在的天区 。 天文学家期望用更加灵敏的设备来探测这个信号 , 进而揭示它的起源 。

很快 , 中国天眼就多次接收到了FRB 121102这个重复信号 。 观测结果证实 , FRB 121102的活动周期为156.1天 , 大约90天处于射电爆发期 , 随后是大约两个月的静默期 。
根据这项新研究 , 在FRB 121102的一次47天活跃期 , 中国天眼累计接收到了多达1652次信号 。 不过 , 在活跃期时 , 射电爆发似乎没有一个明确的规律 , 而是时不时地突然爆发一次 。 一个小时的峰值爆发次数为122次 , 这是已知最活跃的快速射电暴 。

在上千次的爆发中 , 每次都释放出了巨大的能量 , 最多的一次为4.8×10^30焦耳 , 总计6.4×10^39焦耳 , 累计持续时间约为60小时 。 在如此短的时间内 , FRB 121102爆发出的能量相当于太阳在53万年里释放出的能量总和 。 正因为这个信号的能量极高 , 所以即便我们远在30亿光年外也能接收到 。
此前 , 天文学家猜测FRB 121102的源头可能是活跃的磁星 。 一些大质量恒星爆发成超新星后 , 核心区域会坍缩成主要由中子构成的致密天体——中子星 。 刚刚诞生的中子星有着超强的磁场 , 强度可达地球表面磁场强度的10万亿倍 , 这就是磁星 。

理论上 , 活跃的磁星可以释放出极强的电磁波 , 形成我们所观测到的快速射电暴 。 但此次中国天眼的观测结果显示 , FRB 121102爆发出的能量极高 , 磁星难以达到 。 并且这个快速射电暴时并没有周期性 , 这与具有稳定周期的磁星不符 。

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