天文学家在神秘的快速射电暴周围发现极端扭曲的磁场

2023年05月20日 11:17 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

由NAOC的Di Li博士领导的科学家们在快速射电暴FRB 20190520B周围发现了一个极端的场逆转,表明该信号可能通过一个湍流的、磁化的等离子体场。这一发现使我们更接近于了解这些强烈的宇宙爆炸的起源,可能与黑洞或大质量恒星有关。

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一个神秘的快速射电暴周围的扭曲的场。一个国际团队在理解快速射电暴(FRB)的起源方面取得了重大进展--这是一些射电波段中最强烈的毫秒级的宇宙爆炸。资料来源:Di LI/ScienceApe/CAS

快速射电暴(FRBs)是无线电波段中最明亮的毫秒级宇宙爆炸。它们的未知起源给天文学和物理学带来了挑战。

共生射电天文FAST调查(CRAFTS)是五百米球面射电望远镜(FAST)的一个关键项目,它发现了世界上第一个持续活跃的重复FRB,被称为FRB 20190520B。现在这个FRB提供了线索,可能有助于澄清FRB的起源。

由中国科学院国家天文台领导的一个国际团队对FRB 20190520B进行了监测,使用了澳大利亚的帕克斯望远镜和美国的绿岸望远镜(GBT)。综合分析结果显示,在这个不断爆发的源头周围出现了极端的场反转。

这项研究基于三大洲的观测工作,于5月11日发表在《科学》杂志上。

与所有其他的FRB不同,FRB 20190520B产生了爆裂,每次被观测时,至少有一台,有时是多台望远镜可以探测到。这种可靠性使它成为多波段跟踪观测研究的理想目标。

"帕克斯望远镜共探测到来自FRB 20190520B的113个爆发,超过了以前在帕克斯发现的快速射电爆发数量的总和,凸显了FRB 20190520B的价值,"帕克斯FRB 20190520B项目的负责人、西悉尼大学的Shi Dafu博士说。

通过对GBT和Parkes的数据进行综合分析,现在浙江实验室工作的NAOC博士毕业生Yi Feng博士和来自西弗吉尼亚大学(WVU)的Anna-Thomas女士测量了它的偏振特性,发现法拉第旋转量(RM)两次以戏剧性的方式改变了其符号:从~10,000单位到~10,000单位,反之亦然。其他主要贡献者包括加州理工学院的Liam Connor博士和西弗吉尼亚大学的Sarah Burke-Spolaor博士。

在突发信号的传播过程中,偏振特性会受到周围等离子体的影响。RM可以由磁场和电子密度的积分乘积来近似表示。该研究的通讯作者Di Li博士说:"RM的变化可以由任何一个因素引起,但符号变化必须来自于磁场的逆转,因为电子密度不能变成负值。"

这种逆转可能是通过位于FRB源的10-5到100准秒之间的湍流、磁化的等离子体屏幕传播的结果。该研究的共同作者、云南大学的杨元培教授说:"重复的快速射电暴周围磁场的湍流成分可能像毛线球一样混乱。"产生这种混乱的可能情况包括信号穿过一个同伴的光环,无论是黑洞还是有风的大质量恒星。了解FRB周围磁化环境的剧烈变化是了解这种宇宙爆炸起源的重要一步。

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