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天文学家确定遥远星系中快速无线电爆发的精确位置

发布时间:2018-05-15

em一个国际天文学家小组使用无线电和光学望远镜的组合来识别遥远星系中快速无线电爆发(FRB)的精确位置,使他们能够对宇宙的物质含量进行独特的普查。他们的结果发表在今天的“自然”杂志上,它证实了宇宙中物质分布的当前宇宙模型。 / em

2015年4月18日,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的64米Parkes射电望远镜在脉冲星和阵列外射电爆发SUERvey(SUPERB)框架内发现了一个快速无线电爆发或FRB,项目。随着其他望远镜引发了国际警报,在几个小时内,全球许多望远镜都在寻找信号,包括CSIRO的澳大利亚望远镜紧凑阵列(ATCA)和德国的Effelsberg射电望远镜。

FRBs是神秘明亮的无线电闪光灯,通常只持续几毫秒。他们的起源仍然是未知的,有很长的潜在现象与他们有关。 FRB非常难以发现;在这个发现之前,只有16个被发现。

“过去几年甚至几年后,通过筛选数据发现FRBs。到那个时候,跟踪观察就太迟了。“平方公里阵列组织项目科学家和研究背后的首席科学家埃文基恩说。为了解决这个问题,该团队开发了自己的观测系统(SUPERB),在几秒钟内检测FRB,并在初始闪光后仍有时间寻找更多证据时立即提醒其他望远镜。

由于ATCA的6个22米盘和他们的综合分辨率,该团队能够以比过去更高的准确度精确定位信号的位置,并检测到持续大约6天的无线电余辉,然后才消失。这种余辉使他们能够精确定位FRB的位置,比以前的事件精确约1000倍。

这个谜题仍然需要另外一块。该团队使用日本国家天文台(NAOJ)在夏威夷的8.2米斯巴鲁光学望远镜观察信号的来源,并确定了距离大约60亿光年远的椭圆星系。 “这是我们第一次能够识别FRB的主星系”,Evan Keane补充道。光学观测也给了他们红移测量(由于宇宙的加速膨胀,银河离开我们的速度),这是第一次为FRB确定距离。

为了理解这些事件的物理性质,了解基本属性很重要,如确切的位置,源的距离以及是否会重复。 “我们的分析让我们得出这样的结论:这个新的无线电爆炸并不是一个中继器,而是源于这个遥远星系的一场灾难性事件”,德国波恩马克斯普朗克射电天文学研究所(MPIfR)的Michael Kramer表示,无线电概况的事件结构。 MPIfR的Effelsberg射电望远镜也用于警报后的无线电跟踪观察。

FRBs表现出频率依赖的色散,无线电信号由于它经历了多少材料而引起的延迟。 “直到现在,分散措施就是我们所有的。现在我们还可以测量出原点与地球之间物质的密度,并与当前宇宙中物质分布模型进行比较。“该研究的作者之一Simon Johnston解释道, CSIRO的天文学和空间科学部门。 “从本质上讲,这可以让我们衡量宇宙,或者至少它包含的正常事物。”

在目前的模型中,宇宙被认为是由70%的黑暗能量,25%的暗物质和5%的“普通”物质组成的,这件事情使我们所看到的每件事物都成为可能。然而,通过对恒星,星系和氢的观测,天文学家只能够解释普通物质的一半,其余的不能直接看到,因此被称为“失踪”。

“好消息是我们的观察和模型匹配,我们找到了失踪的问题”,Evan Keane解释道。 “这是第一次使用快速无线电突发进行宇宙测量。”

“这表明FRBs作为宇宙学的新工具的潜力”,Michael Kramer总结道,他还从事计算工作以衡量失踪事件。 “只要想一想,当我们发现其中数以百计的时候,我们能做些什么。”

展望未来,具有极高灵敏度,高分辨率和宽视野的平方公里阵列预计将能够检测更多的FRB并精确定位其宿主星系。一个更大的样本将能够精确测量宇宙学参数,例如宇宙中物质的分布,并提供对暗能量的精确理解。

出版物:EF Keane等人,“快速无线电突发的主机星系”Nature 530,453-456(2016年2月25日) ); doi:10.1038 / nature17140

来源:马克斯普朗克研究所