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首例研究:利用射电暴直接观测星晕

2019-10-4 环球解密

欧洲南方天文台(ESO)首次捕获一个穿越一个星系的星晕并抵达地球的快速射电暴(FRB)信号。科学家从信号中首次直接探测到遥远星系的星晕中所含气体密度、磁场强度等信息,发现与之前理论假设模型反差很大。


射电信号穿越星晕抵达地球的示意图。


澳大利亚的千米阵列望远镜(ASKAP)定位射电FRB 181112的来源后,ESO的超大望远镜(VLT)分析发现这个信号在抵达地球的途中,穿过了一个巨大星系的星晕区域。

研究者之一澳大利亚斯威本科技大学(Swinburne University of Technology)的博士生戴伊(Cherie Day)说:“一般情况下,要研究星系周围不可见的星晕物质很困难,这是我们第一次能够直接对其进行研究。”

科学家认为,星系周围的星晕中包含主要以热电离态气体存在的暗物质和普通物质,如重子。一般星系内部明亮的区域直径约为3万光年,而其周围星晕直径可达10倍。星系内部新星诞生之时,星晕中的气体落入星系中心的过程犹如给新星的诞生“添柴加火”;而另一种过程则是相反的效果,比如超新星爆炸的时候,很多物质从星系内部被喷射到星系外围的星晕区域。

科学家认为这种喷射过程是造成星系失去诞生新星能力的原因之一,因此对星晕气体的分析对此很有帮助。

科学家发现快速射电爆发或隐藏暗物质线索

但是,这份研究却发现“这个星系的星晕出奇地平静,”这份研究的主要作者、加州大学圣克鲁斯分校(University of California,Santa Cruz)的天文学教授普罗恰斯卡(J. Xavier Prochaska)说,“这个无线电信号几乎没有受到这个星系的任何影响,这与我们之前的理论假设差距很大。”

射电FRB 181112由几个脉冲组成,之间间隔不到40微秒(只有人类眨眼时间的千分之一)。研究者称,这样短的间隔意味着星晕内气体的密度非常稀疏。因为通过较厚重的气体介质意味着脉冲之间的间隔将被拉长。

这份研究计算认为这个星系星晕的气体密度每立方厘米只有不到0.1个原子,相当于一个儿童气球那样的空间中只有几百个原子。

另外,从这个射电还分析出该星系星晕的磁场强度只有一块冰箱门上磁铁的10亿分之一,相当的弱。

科学家发现快速射电爆发与两种天体碰撞有关

研究者表示,仅从这一个星系的星晕特征,不能说明这种低密度是多数星系星晕的普遍情况还是一个特例。普罗恰斯卡表示,随着千米阵列望远镜搜集到射电数据的累积,将来能够回答这个问题。

这份研究9月26日发表在《自然》(Science)期刊上。

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