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「快速射電暴」論文審稿人:「外星人」基本是無稽之談



(原標題:專訪「快速射電暴」論文審稿人:「外星人」基本是無稽之談)


王詩堃/南方+客戶端


「加拿大氫強度測繪實驗」(CHIME)射電望遠鏡。


南方+客戶端1月14日消息,頂級學術刊物《自然》雜誌上的兩篇論文意外走紅:「加拿大氫強度測繪實驗」(CHIME)射電望遠鏡發現了數個來自銀河系外的「快速射電暴」(FRB)。在向公眾的傳播過程中,這一發現被曲解為「外星人信號」,甚至引發了是否要回複信號的一些討論。


而事實上,上述論文中並未給出任何與外星人相關的推測;恰恰相反,此次新發現,反而讓科學家更加確信「快速射電暴」是一種我們還不甚了解的自然現象。


國際知名理論天體物理學家張冰,是上述兩篇論文的審稿人之一。張冰高度評價CHIME的成果,他告訴南方日報記者,這兩篇論文每篇僅用了2-3天時間就審核完成。

張冰如何理解FRB?對於FRB的觀測工作,又有哪些期待?下面是對張冰的專訪。



《自然》在線發表的兩篇FRB論文之一。



「快速射電暴」起源二三十年內難確定



南方日報:怎樣理解FRB?它們是什麼?對於其來源有哪些理論模型?


張冰:關於它們是什麼,現在沒有答案,而且在我看來今後二三十年也很難確定它們的起源。大家可能聽說過另外一種爆發源叫「伽馬射線暴」(GRB)。人們花了三十年才理解了其中一類——長暴的起源是大質量恆星坍縮;又過了二十年,另一類短暴的起源才得以解決(中子星併合)。FRB比GRB能量低將近10個量級,和它們成協的現象應該很弱,所以想揭示它們的起源將更難。


這正是天體物理的美妙之處。從某種意義上講,理論家們就像福爾摩斯,FRB這些「罪犯們」在現場留下蛛絲馬跡,正好被用來作為推斷案情的證據。FRB們多來自高銀緯(即不在銀河系盤面上)且有高色散(表明視線方向的電子比銀河系內的要多得多)。這兩個特點告訴我們它們從銀河系外來,甚至來自宇宙深處。


另外FRB時標短且有強偏振,所以大部分人認為它們與宇宙中除黑洞外最緻密的天體——中子星有關。



FRB信號示意圖


FRB理論模型至少有三四十個



張冰:除了這些一般的考慮以外,具體的模型就形形色色了。據不完全統計,目前的FRB模型應至少有三四十個,我自己就提出三種可能性。總的來說,這些模型分為可重複的(解釋重複暴)和災變性的(解釋不重複暴)。


重複暴的可能起源包括脈衝星的超巨脈衝,年輕磁星的磁爆發或同步脈澤輻射,中子星磁層被附近天體流「梳理」,小行星撞中子星等。災變性FRB的可能起源包括超大質量中子星的坍縮,雙中子星併合,帶電黑洞併合,宇宙弦釋放能量等。目前還沒有絕對證據支持某一種模型,但有一些模型已經受到觀測數據的限制和挑戰。



「外星人」基本是無稽之談


南方日報:怎麼看待「外星人」說?



張冰:基本上可以說是無稽之談。因為在那麼遙遠的星系裡,外星人不應該有能力更不應該有理由向人類發射具有這麼大能量的信號。不過在如上講的幾十種模型中,確實有一個模型認為具有高技術的文明可能可以發射接近光速運動的飛行器,在加速這些飛行器的過程中,可能可以被動產生類似FRB的信號。絕大部分天文學家們不相信這種解釋。的確,把FRB解釋為宇宙中某種天體的特殊輻射更物理也更自然。



預計今後每年將探測到上百個FRB,包括很多重複暴



南方日報:此次發現的13個FRB信號,特別是發現了1例重複暴,對於科學家來說有怎樣意義?



張冰:我是這兩篇CHIME文章的《自然》雜誌審稿人之一。之所以在短時間內推薦兩篇文章在《自然》發表,每篇審稿時間僅用2-3天,是因為CHIME開啟了發現FRB的新篇章,在短短的不到兩個月的調試時間裡,CHIME就發現了以前望遠鏡幾年才能發現的數量。等它正式運行的時候,估計現在已經開始,每年探測到上百FRB將不成問題。


此外,由於CHIME望遠鏡頻段低,這也是人類第一次在400 MHz的低頻發現FRB,因此意義重大。


另外,人們一直致力於尋找第二例重複暴,CHIME用這麼短的觀測時間就找到一例,說明重複暴的發生率不低。估計不久會有很多重複暴被發現。由於它們的重複性,很快就可以對它們精確定位並測出離地球的距離。



「加拿大氫強度測繪實驗」(CHIME)射電望遠鏡。



搜尋FRB各顯其能:CHIME視場廣,FAST靈敏度高



南方日報:CHIME望遠鏡剛剛試運行就發現這麼多FRB,它的哪些特質有利於FRB訊號監測?目前和計劃中,還有哪些設備和項目能夠在這一領域「大展身手」?



張冰:CHIME的主要優勢是其前所未有的觀測視場。FRB發生率是很高的,全天空中每天應該有幾千例,但傳統射電望遠鏡視場很小,適合於盯著看一些具體點源,並不適合大視場搜尋。CHIME是一個天線陣,可以同時監視很大的天區,因此可以做出這樣的發現。


國內的國家天文台陳學雷研究員領導的「天籟」計劃,原則上可改裝進行FRB研究。


10年後,國際合作的SKA天線陣(中國已正式加入)將用更靈敏的天線陣監測更大的天區,因此將引領下一個FRB觀測的革命。


國內的「天眼」FAST雖然由於視場小,在探測FRB個數上不佔優勢,但是它的大面積提供極高的靈敏度,因此有獨特的優勢探測到宇宙中最遙遠的FRB。真心希望FAST在不久的將來不僅探測到FRB,而且能探測到其它望遠鏡探測不到的FRB。



SKA天線陣示意圖。



受訪人:張冰,美國內華達大學拉斯維加斯分校理學院副院長、物理天文系教授,美國物理學會會士。

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