嘈杂的宇宙

1991 7月,马修·拜尔斯(Matthew Bailes)和安德鲁·莱恩(Andrew Lyne)在《自然》杂志上发表了首个可能的系外行星探索。然而,在随后的美国天文学年会上,瑞安宣布,脉冲星位置再次修正后,周期为半年的信号不见了。第一颗系外行星的发现失败了。他们尽快公布了修改后的成绩,并向同行道歉。这种严谨诚恳的态度得到了普遍的肯定。

然而,在同一个会场,原籍波兰的美国天文学家瓦尔茨·赞(Valcz Zan)再次发言说:“对了,我还发现了一颗系外行星候选者,希望这是真的!”这个情节,网络小说也不敢这么写!

Valcz Kan和Foehrer在毫秒脉冲星PSR1257+12周围发现了两个周期分别为66.5天和98.2天的行星,它们与地球公转周期明显不同。这一成果于1992年发表在《自然》杂志上后,他们又于1994年在《科学》杂志上发表了同一系统的第三颗系外行星。

PSR1257+12是第一个已知的系外行星系统。这也是迄今为止在超过3000颗脉冲星周围探测到的唯一一颗行星。然而,他与诺贝尔奖失之交臂。或许从科学社会学的角度来看,原因也值得思考。是脉冲星-行星系统的稀缺?还是瓦尔茨·坎作为波兰警方线人的经历?这种推测只有在50年后才能得到实证检验。

上帝不在乎钟声,甚至可能开了个小玩笑。但是上帝阻止不了优秀科学家的优秀。十多年后,Bells成为澳大利亚Swinburne大学的教授和作家。有一天,他去关心他的同学,博士后洛里默。“你最近看到了什么有趣的事情?”洛里梅有些不情愿:“嗯,有件奇怪的事。”

知道了系外行星发现的反转大戏和干扰排除的不确定性,洛里默在回应贝尔斯的问题时的两难处境就很好理解了。他从麦克劳林那里掌握了单脉冲搜索。作为一次愉快的尝试,他仔细搜索了帕克斯望远镜的数据,在大麦哲伦云边缘发现了一个超亮的超高色散脉冲。幸运的是,帕克斯望远镜配备了多波束设备,这意味着在同一时间,在类似天空的方向上有多个位置采样的数据。看到不同光束中具有相同特征的信号,它们的相对强度与望远镜光束形状大致一致,洛里默更有信心:这是来自天空的信号。但是这个信号在至少一个波束中是饱和的,所以不能精确地确定流量,并且这个信号从未被重复。一个使设备饱和的超高色散脉冲,如果是真的,那一定是来自遥远空间的具有极高固有亮度的宇宙爆炸。

虽然洛里默继续尴尬,虽然PSR1820-10的行星消失仍然是一个警告,但贝尔斯建议他公布这个信号。在他们2007年发表在《科学》杂志上的著名发现文章中,他们颇有远见地指出,“类似的信号可能一天出现数百次。如果进行测量,它将成为一个宇宙探测器。”这个信号俗称“洛里梅爆发”,这是一种荣誉,也是一种负担。贝尔斯在2018中继续调侃道,“自从《系外行星》这部剧之后,洛瑞莫对我的意见一直很小心。发布这个奇怪的信号后,他开始担心类似的噩梦。”

坏消息马上就要来了。微波炉在被发现的时候也可能产生类似弥散的特征。这加深了学术界对“洛里默暴力”这一孤立案例结果的怀疑。2010,maclaurin和lorimer都是西弗吉尼亚大学的教授。恰在此时,maclaurin和她的学生们也合作完成了一篇文章,认为洛里默风暴不太可能起源于河外。“甚至我的家人都不相信自己,”洛瑞默在国家天文台报道时回忆道。“这真是我最黑暗的时刻。”

但同时,贝尔斯对这个结果有信心,并有所作为——上帝还能玩上瘾吗?他与伯克利的Dan Werthimer合作开发了一种更适合捕捉这种转瞬即逝的脉搏的数字终端。同时,将该系统推广应用于检索Parks望远镜的脉冲星巡天数据。2013年,在Parks HTRU的调查数据中发现了四次爆发,并以“宇宙距离中的快速射电爆发”为名首次发表在《科学》杂志上。洛里梅风暴从此也叫FRB 010724,新名字“快速无线电风暴”也是一个新领域的开始。

阿雷西博望远镜的一生充满了历史性的成就,尽管在2000年之后,它的脉冲星搜索效果远低于预期。但是巨人就是巨人。

2015年,在P-ALFA项目的观测中发现了FRB121102,并确认这是第一次重复的快速射电爆发。这是一个划时代的发现,这本身就说明了快速射电爆发是一种可能重复的现象。更重要的是,这给了确认对方的努力一个等待他的机会。2015丹·韦尔·哈莫参观国家天文台。我说FAST会有19束,我们可以通过电压俘获从FRB121102定位超亮脉冲。丹·弗哈莫说,“原理可以。但我跟你打赌,FRB121102的定位会在FAST运行成功之前完成。”

预言很快实现了。康奈尔大学的Chatterjee和NRAO的合作者提高了JVLA的时域采样率,并重复监测FRB121102。这种反复的风暴似乎是季节性的,就是狂躁的时候很活跃,然后就沉寂了几个月。在经历了最初几百个小时的一无所获之后,FRB121102终于活跃起来。VLA一举将位置精度从角分提高到角秒,使得后续认证成为可能。澳大利亚光学望远镜随后测量了宿主星系的红移,欧洲甚长基线干涉网络进一步将定位精度提高到百万分之一,发现连续光谱源的位置与宿主星系中FRB爆发的位置之间可能存在分离。这个结果发表在2017的《自然》封面上。快速射电爆发的宇宙学起源直到2017年才真正得到证实,从2003年的河外单脉冲证据到2007年的洛里默爆发,再到2013年证实了快速射电爆发的存在。

快速射电爆发的起源仍然未知。天文学家从伽玛射线暴、脉冲星(磁星)、黑洞、超新星爆发等角度给出了解释。我们应该试着把不熟悉的事件放到熟悉的框架里。另一方面,观察者倾向于享受发现奇怪事物的兴奋感,偶尔也享受作为该领域成年人的自豪感。

我害怕接受丹·威尔·哈莫的赌注。2020年6月5438+2月1日,射电天文学家对阿雷西博望远镜的坍缩很熟悉,也很喜爱,但对它的记忆还停留在第一步:震惊。FAST没能在第一时间参与到快速射电爆发的游戏中,但它从未停止相关能力的建设,从未放弃比其他项目更短的野心。2065438+2009年8月,FAST快射电爆发终端捕捉到FRB121102的脉冲,并通过天文电报提醒同事其活跃期。2020年,FAST在《自然》杂志上发表了两篇关于快速射电爆发方向的文章。

一切才刚刚开始。

关于作者:

射电天文学家李勇发现了包括分子氧在内的几个新的星际分子,担任突破基金会突破聆听倡议顾问委员会FAST首席科学家,(曾经)担任SKA生命摇篮科学工作组组长。

国家天文台助理研究员王佩在FAST-CRAFTS巡天中从事脉冲星和快速射电爆发的搜索和研究,建立了快速脉冲星搜索数据库,发现了第一颗快速毫秒脉冲星。

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