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(lái)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(wàn)至數(shù)十億光年之外的無(wú)線(xiàn)電波脈沖。(無(wú)線(xiàn)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(zhǎng)更長(zhǎng)，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(lái)自于被稱(chēng)為磁星的死亡、磁化恒星。

隨著越來(lái)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(lái)研究位于我們和爆發(fā)之間的氣體。具體來(lái)說(shuō)，他們希望利用FRB來(lái)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(guò)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(wú)線(xiàn)電波源之間所有物質(zhì)的串聯(lián)，”主要作者Liam Connor說(shuō)，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(shuō)：“我們利用快速射電暴來(lái)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(shuō)，發(fā)現(xiàn)星系周?chē)奈镔|(zhì)比預(yù)期的要多。具體來(lái)說(shuō)，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)?！斑@些氣體池是巨大的?！盋onnor說(shuō)：“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(lái)會(huì)比月球大一千倍?！?/p>

研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了不同的技術(shù)來(lái)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(kāi)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(lái)幫助拼湊出一幅星系如何在宇宙時(shí)間中成長(zhǎng)和演變的圖景。

“這只是一個(gè)開(kāi)始，”Ravi說(shuō)。“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(wèn)題?！?/p>

在未來(lái)，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(pán)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(guó)國(guó)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(lái)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(pán)子，成為有史以來(lái)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(lái)源。