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作者:Whitney Clavin
翻译:盛衍钧
校对:何永强 游小波
编排:王招君
后台:李子琦
https://www.caltech.edu/about/news/cosmic-burst-probes-milky-ways-halo?utm_source=miragenews&utm_medium=miragenews&utm_campaign=news
艺术家们对银河系、它的两个卫星星系(大麦哲伦云和小麦哲伦云)以及包裹着它们的,温度达到百万度的气态银晕的描绘。
图源:NASA/CXC/M.Weiss/Ohio State/A Gupta et al
天文学家们利用来自近邻星系的强烈的射电爆发来探测包裹着我们银河系的气体晕结构。科学家们研究了被称作快速射电暴(fast radio burst,FRB)的光信号在从深空进入我们的银河系时的色散方式,以此来估计银河系的银晕里有多少物质存在。这有点像用手电筒照射雾气,来看云层有多厚;物质越多,光就会色散得越开。
结果显示,我们的星系的“常规”或重子物质(构成恒星、行星和生物的同一类型的物质)明显少于预期。这反过来又支持了一些理论,即星系内的物质经常被强大的恒星风、爆炸的恒星和积极进食或吸积的特大质量黑洞甩出星系。
加州理工学院天文学助理教授Vikram Ravi说:“这些结果有力地支持了星系形成模拟所预测的情景,即反馈过程将物质从星系的晕中排出。”他于1月9日在西雅图举行的美国天文学会(American Astronomical Society,AAS)第241次会议上公布了这些结果。Ravi认为:“由于反馈过程,物质被不断地输送进星系和吹出来,这对于星系的形成非常重要。”
这项提交给《天体物理学杂志》的最新发现是加州理工学院深层天气阵列(Deep Synoptic Array,DSA)的一系列新成果的一部分,该阵列是美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)资助的射电接收盘的集合,位于加州内华达山脉以东的欧文斯谷射电天文台(Owens Valley Radio Observatory,OVRO)的高原沙漠中。DSA项目的目标是发现和研究快速射电暴(FRB)——神秘的射电闪光,通常源自宇宙深处。第一个快速射电暴信号是在2007年发现的,现在每年都有数百个快速射电暴被观测到。
位于加州理工学院欧文斯谷射电天文台(OVRO)的深层天气阵列(DSA)
图源:Caltech/Owens Valley Radio Observatory
研究快速射电暴的挑战之一在于确定它们的起源地。认识快速射电暴的发源地有助于天文学家确定什么物理机制可能会触发强烈的宇宙闪光。确定它们的位置对于利用快速射电暴来研究重子物质如何在宇宙中分布也是至关重要的。在迄今为止发现的几百个快速射电暴中,只有21个被确定为来自已知星系。2022年2月开始试运行的DSA,已经发现并确定了30个新的快速射电暴的位置。
艺术家对于定位快速射电暴信号宿主星系的构想
图源:Danielle Futselaar
Ravi领导了DSA的科学团队,他谈道:“我们起初对为什么我们会发现如此多的快速射电暴感到困惑,但这要归功于对天线和接收器以及软件管道的精心设计,我们现在很少会错过快速射电暴的信号了。”
除了发现银河系银晕中的物质比预期更少之外,来自望远镜阵列的其他早期结果也带来了关于快速射电暴起源的新问题。以前的发现表明,最近死亡的被极端磁化的恒星,称为磁陀星,可能是快速射电暴的来源。例如,在2020年,一些望远镜,包括加州理工学院的STARE2(瞬态天文射电辐射巡天2)当场抓住了一个磁陀星,因为它在我们的银河系中发射出了强烈的快速射电暴信号。然而,来自DSA的新观测结果显示,快速射电暴起源于各种不同的星系,包括来自星系团中的那些较年老的星系。这些结果表明,如果快速射电暴是由磁陀星发射的,它们是通过多种潜在的未知途径形成的。
“例如银河系中的那些磁陀星是在强烈的恒星形成过程中形成的,”Ravi说,“从几乎已经停止形成恒星的星系中发现快速射电暴是令人惊讶的。”
随着团队将更多的射电天线投入运营,DSA将变得更加强大。到目前为止,在总共110个计划中的天线中只有63个在运行。“DSA一直在收集和处理海量的数据,”Ravi说,“数据传输速率相当于同时观看2.8万部Netflix电影。”
在未来,加州理工学院的天文学家与合作者一起,计划建立一个更大的阵列,称为DSA-2000,一个由2000个射电天线组成的网络,这将是有史以来最强大的射电巡天望远镜。该项目由Schmidt Futures资助,将处理相当于今天全球互联网流量20%的数据率,并探测10亿个新的射电源,这比我们今天知道的多100倍。这将包括4万个新的快速射电暴。
加州理工学院天文学教授、欧文斯谷射电天文台主任、DSA-2000的首席研究员Gregg Hallinan说:“DSA-2000将建立在DSA的进展之上,并彻底改变射电天文学。”
责任编辑:黄婧
牧夫新媒体编辑部
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2023年近日点的太阳
来源:NASA
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