【“天眼”再立功 發(fā)現(xiàn)罕見快速射電暴“三連閃”】從設(shè)計、建設(shè)、落成、調(diào)試，再到今年初通過驗收正式開放運行，“中國天眼”500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）宛如貴州喀斯特洼坑中的一顆明珠，一舉一動都牽動著天文學(xué)家乃至全國人民的心 。 近期，“中國天眼”再立新功，發(fā)現(xiàn)來自宇宙深處的快速射電暴（FRB）新源 。
中國科學(xué)院國家天文臺研究員朱煒瑋、李菂等與合作者利用自主研發(fā)的搜尋技術(shù)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)（AI），對FAST海量的巡天數(shù)據(jù)進行快速搜索，發(fā)現(xiàn)了這一新源 。 近日，該研究成果在線發(fā)表于《天體物理學(xué)快報》上 。
與首個重復(fù)射電暴脈沖結(jié)構(gòu)相似
“這是FAST通過盲搜發(fā)現(xiàn)的第一個快速射電暴新源，被命名為FRB 181123 。 這一新源顯示出兩個特點，一是脈沖輪廓表現(xiàn)為較罕見的三峰結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通常在重復(fù)射電暴中出現(xiàn)；二是色散量高，在已知快速射電暴里位列前茅，由此可判斷其來自宇宙的極深處 。 ”朱煒瑋告訴科技日報采訪人員 。
快速射電暴是一種持續(xù)僅數(shù)毫秒的神秘射電暴發(fā)現(xiàn)象 。 以往觀測到的快速射電暴大部分是一次性的，通常只有單峰結(jié)構(gòu)，即望遠鏡在某一個時間點接收到的光子數(shù)量突然劇烈上升，就像天空突然閃亮，又迅速暗淡下來 。 其中只有極少數(shù)是重復(fù)暴發(fā)的快速射電暴，這時往往會出現(xiàn)多峰結(jié)構(gòu)，即連續(xù)閃爍兩三次，甚至更多 。
朱煒瑋表示，此次發(fā)現(xiàn)的新源就連續(xù)閃爍了3次，每次閃爍的間隔約為5毫秒，第一次暴發(fā)的能量最高，后兩次暴發(fā)的能量大致相當(dāng)，但比第一次“暗”很多 。 “這與人們觀測到的首個重復(fù)射電暴FRB 121102的脈沖結(jié)構(gòu)十分相似 。 ”
但是，當(dāng)被問及是否能夠就此判定該新源為重復(fù)射電暴時，朱煒瑋的回答是否定的，“由于我們對快速射電暴的形成機制尚不了解，僅憑多峰結(jié)構(gòu)無法為快速射電暴貼上‘重復(fù)’標簽，今后我們會繼續(xù)緊盯FRB 181123，觀測其是否重復(fù)暴發(fā) 。 ”
如何判斷FRB 181123源自宇宙深處？
李菂在接受科技日報采訪人員采訪時指出，脈沖信號與星際及星系際電子相互作用，不同頻率的電磁波傳播速度不同導(dǎo)致色散，跟光線通過云層產(chǎn)生彩虹有同樣的物理基礎(chǔ) 。 頻率高的光子速度快，會先到達地球，通過測量不同頻率的光子到達地球的時間，就可以計算出快速射電暴的色散程度 。 色散量越高，也就意味著光子的旅程越漫長，離地球也就越遠 。 此次發(fā)現(xiàn)的新源色散量約為FRB 121102的三倍，意味著該新源來自更遠的宇宙深處 。
“經(jīng)估算，該脈沖信號可能在宇宙中跋涉了約百億年，最終在2018年11月23日被FAST‘捕獲’ 。 ”朱煒瑋說 。
“這一新發(fā)現(xiàn)有賴于FAST超高的靈敏度 。 ”李菂進一步解釋，射電望遠鏡同光學(xué)望遠鏡一樣，口徑越大，靈敏度就越高，接收到的電磁波就越多，探測能力就越強 。 如果將FRB 181123繪在星空畫布上，它可能就是極淡的一抹色彩 。 就像2018年FAST探測到有史以來最暗弱的毫秒脈沖星之一，很多其他國家的望遠鏡看了很多次卻都沒有看到這顆脈沖星，這充分證明了FAST的“火眼金睛” 。
AI篩圖助學(xué)者“大海撈針”
除了FAST超強的硬件配置，后期數(shù)據(jù)的軟件處理也是尋找到快速射電暴新源的關(guān)鍵之一 。
“我們發(fā)現(xiàn)新源的數(shù)據(jù)源自FAST的‘多科學(xué)目標漂移掃描巡天’項目 。 ”朱煒瑋回憶，當(dāng)時FAST正值調(diào)試期間，很多工作需要在白天完成，研究人員便利用FAST晚上的“空閑”時間，張開這只“巨眼”，對著天空進行漂移掃描 。
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