源自宇宙深處的強(qiáng)大無線電脈沖可被用于探測(cè)星系周圍的隱藏物質(zhì)

時(shí)間：2022-08-10　來源：未知　作者：雨神　點(diǎn)擊：次

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根據(jù)上個(gè)月發(fā)表在《自然-天文學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究，源自宇宙深處的強(qiáng)大的宇宙射電脈沖可以被用來研究隱藏在附近星系中的“氣體池”。

所謂的快速射電暴(FRB)，是通常起源于數(shù)百萬至數(shù)十億光年之外的無線電波脈沖。(無線電波是一種電磁輻射，就像我們用眼睛看到的光一樣，但它的波長更長，頻率更低）。第一個(gè)FRB是在2007年發(fā)現(xiàn)的，從那時(shí)起，又有數(shù)百個(gè)FRB被探測(cè)到。2020年，加州理工學(xué)院的STARE2儀器和加拿大的CHIME射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到一個(gè)巨大的FRB，它在我們的銀河系爆炸。這些早期的發(fā)現(xiàn)有助于證實(shí)這一理論，即這些高能量的事件很可能來自于被稱為磁星的死亡、磁化恒星。

隨著越來越多的FRB被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們現(xiàn)在正在研究如何利用它們來研究位于我們和爆發(fā)之間的氣體。具體來說，他們希望利用FRB來探測(cè)環(huán)繞星系的擴(kuò)散氣體的光環(huán)。當(dāng)射電脈沖向地球傳播時(shí)，包裹著星系的氣體預(yù)計(jì)會(huì)減緩電波的速度并分散射電頻率。在這項(xiàng)新的研究中，研究小組研究了CHIME檢測(cè)到的474個(gè)遙遠(yuǎn)的FRB樣本，CHIME是迄今為止發(fā)現(xiàn)FRB最多的射電望遠(yuǎn)鏡。他們表明，通過銀河系光環(huán)的二十幾個(gè)FRB子集確實(shí)比不相交的FRB慢了很多。

“我們的研究表明，F(xiàn)RB可以作為我們的射電望遠(yuǎn)鏡和無線電波源之間所有物質(zhì)的串聯(lián)，”主要作者Liam Connor說，他是天文學(xué)的托爾曼博士后學(xué)者研究助理，與天文學(xué)助理教授和研究的共同作者Vikram Ravi一起工作。

Connor說：“我們利用快速射電暴來照亮銀河系附近的星系光環(huán)，并測(cè)量其隱藏的物質(zhì)。”

該研究還報(bào)告說，發(fā)現(xiàn)星系周圍的物質(zhì)比預(yù)期的要多。具體來說，發(fā)現(xiàn)的氣體大約是理論模型預(yù)測(cè)的兩倍。

所有的星系都被大量的“氣體池”所包圍和滋養(yǎng)，它們就是從這些“氣體池”中誕生的。然而，這些氣體非常稀薄，難以探測(cè)。“這些氣體池是巨大的。”Connor說：“如果人眼能夠看到圍繞著附近的仙女座星系的球形光環(huán)，那么這個(gè)光環(huán)在面積上看起來會(huì)比月球大一千倍。”

研究人員已經(jīng)開發(fā)了不同的技術(shù)來研究這些隱藏的光環(huán)。例如，加州理工學(xué)院物理學(xué)教授Christopher Martin和他的團(tuán)隊(duì)在W.M.凱克天文臺(tái)開發(fā)了一種叫做凱克宇宙韋伯成像儀（KCWI）的儀器，可以探測(cè)從光環(huán)中流入星系的氣體絲。

這種新的FRB方法使天文學(xué)家能夠測(cè)量光環(huán)中的物質(zhì)總量。這可以用來幫助拼湊出一幅星系如何在宇宙時(shí)間中成長和演變的圖景。

“這只是一個(gè)開始，”Ravi說。“隨著我們發(fā)現(xiàn)更多的FRB，我們的技術(shù)可以應(yīng)用于研究不同大小和不同環(huán)境下的單個(gè)光環(huán)，解決物質(zhì)在宇宙中如何分布的未解決的問題。”

在未來，F(xiàn)RB的發(fā)現(xiàn)預(yù)計(jì)將繼續(xù)涌現(xiàn)。加州理工學(xué)院的110盤深層同步陣列，即DSA-110，已經(jīng)探測(cè)到幾個(gè)FRB，并確定了它們的宿主星系。該項(xiàng)目由美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）資助，位于加州Bishop附近的加州理工學(xué)院歐文谷射電天文臺(tái)。在未來幾年，加州理工學(xué)院的研究人員計(jì)劃建造一個(gè)更大的陣列，即DSA-2000，它將包括2000個(gè)盤子，成為有史以來最強(qiáng)大的射電觀測(cè)站。DSA-2000目前正在設(shè)計(jì)中，由Schmidt Futures和NSF資助，每年將探測(cè)和確定數(shù)千個(gè)FRB的來源。

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