來自宇宙的神秘訊號,源自 25 億光年外的矮星系

作者 | 發布日期 2017 年 01 月 06 日 16:04 | 分類 天文 follow us in feedly

2007 年西維吉尼亞大學天文學家發現來自宇宙中的訊號,稱為快速無線電突發 (FRB),通常這樣的訊號都是瞬間即逝,但去年春天科學家從無線電波望遠鏡發現重複的訊號,卻不知來自何方,現在科學家終於知道這一連串重複的訊號來自距離地球 25 億光年之外的暗矮星系,研究已發表在自然與天體物理學期刊。



FRB 是能量極強歷時僅百萬分之一秒的無線電波,功率相當 5 億個燃燒的太陽,估計一天可能最多有 1 萬個訊號,但至今科學家只記錄到 18 個訊號,由於這些訊號遨遊相當長的距離才到達地球,因此了解這些訊號對天文學很有幫助,可以做為研究銀河間的空白空間,以及定位宇宙中物質分佈的工具,但在此之前,天文學家必須知道這些訊號是什麼。

華盛頓郵報報導,許多科學家認為突發訊號來自遙遠的中子星,但有些人認為訊號來自我們的銀河,或是超新星或兩顆星碰撞造成的更災難性的事件所引發,這些理論都具有說服力,因為大部分的 FRB 偵測到的都是一次性的事件。

但是去年春天,研究人員查看世界最大電波望遠鏡阿雷西博天文台 (Arecibo Observatory) 的資料發現,2012 年 11 月的天空中同一處發生好幾次高亮度突發訊號,每一次都具備 FRB 特徵,高頻率電波先到,接著是連續較低頻率的電波,研究人員將此訊號標示為 FRB 121102,確認此訊號重複出現,且訊號穿越非常長的距離才到達地球。

為了得知訊號來源,研究人員到新墨西哥州的甚大天線陣 (Very Large Array) 收集數據,甚大天線陣是由 27 台 25 公尺口徑的無線電波天線組成,遍佈 20 英里,具有高解析力,能看到精密細節。花了 6 個月,經過 83 小時偵測,研究人員從甚大天線陣收集到 9 個脈衝訊號,終於定位出訊號的大概位置。

接下來,夏威夷雙子座觀測所的科學家們將光學望遠鏡對準定位出的範圍掃描天空,發現 FRB 121102 的源頭距離地球 25 億光年,在一個非常微弱的矮星系中,大約為銀河系質量的 1%。從此排除過去對 FRB 121102 的許多猜測,包括兩星對撞等災難性的推論,因為訊號必須存活才能一直重複,也不可能源自我們的銀河系。

這些信號類似於來自超大質量黑洞的無線電發射,另一種可能的解釋是來自星系中心的明亮緊密區域活躍星系核。研究人員傾向於相信 FRB 是由磁鐵發射的脈衝,而中子星具有特別強的磁場,至於為何會這麼明亮,科學家認為可能是星星周圍的等離子體可以作為一個透鏡,以恰當的方式聚結,將光聚焦到地球。

FRB 121102 是科學家目前唯一知道會重複的脈衝光,現在的問題是 FRB 是否會有兩種型態,有些會重複,有些來自災難事件所以只發生一次。

如果天文學家能夠找出 FRB 來自哪裡,以及原因,就可以開始使用訊號來探測其他的天文奧秘。FRB 高頻波長稍微快於較低頻率波長到達地球的事實,可以告訴天文學家他們在地球旅行期間遇到的問題,這些信號甚至可以提供測試愛因斯坦相對論的方法。

(首圖來源:Flickr/Ivan T CC BY 2.0) 

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