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有助揭開宇宙能量來源之謎 我國科學家提出研究快速射電暴新方法

發布時間:2024-04-12 15:26:00來源: 央視新聞客戶端

  總台央視記者從(cong) 中國科學院國家天文台獲悉,利用中國天眼FAST的豐(feng) 富數據,中國科學院國家天文台李菂研究員帶領團隊提出了一種全新分析構架“Pincus-Lyaponov相圖”,得以量化爆發事件的隨機性和混沌性,揭示了快速射電暴的時間-能量表現與(yu) 地震和太陽耀斑等存在本質區別,這種差異挑戰了快速射電暴的星震起源。基於(yu) 全新的相圖,團隊發現快速射電暴在時間-能量二元空間上遊走接近所謂的布朗運動,也就是表現出了高度的隨機性。而同樣不可預測的地震、太陽耀斑等卻表現出遠為(wei) 顯著的混沌性。快速射電暴的高度隨機性可能由多種機製或者多個(ge) 發射位置組合形成。中國天眼通過中國天眼FAST的強大觀測能力結合創新的分析方法,未來科學家或將能夠深入刻畫宇宙間的神秘爆發信號,有望最終揭示宇宙的起源。這項研究工作於(yu) 北京時間2024年04月12日,在“中國科技期刊卓越行動計劃 ”綜合性期刊《Science Bulletin》上作為(wei) 封麵文章發表。

  快速射電暴(Fast Radio Bursts,簡稱FRBs)是一種來自宇宙深處的短暫而強烈的無線電波爆發。就像它的名字一樣,快速射電暴在千分之一秒的時間內(nei) 能夠釋放巨大的能量,足夠驅動人類社會(hui) 萬(wan) 億(yi) 年。自2007年人們(men) 第一次發現快速射電暴以來,它就因其神秘和強大吸引了全世界科學家的注意,並在2023年獲得了邵逸夫天文學獎。但是,至今為(wei) 止,我們(men) 還不知道這些強大的能量是如何產(chan) 生的,而解開這樣的謎題可能會(hui) 幫助我們(men) 在天文學甚至基礎物理學上取得重大突破。

  盡管現在還不能確切知道快速射電暴具體(ti) 是如何發出的,但是至少可以猜測其源頭,是某種蘊含著極高能量密度的所謂致密天體(ti) ,比如中子星或者黑洞。我們(men) 知道中子星的信號會(hui) 像燈塔一樣,規律地掃過地球,非常穩定。如果快速射電暴也是由這樣的天體(ti) 發射出來的,那麽(me) 能否看到規律出現的快速射電暴信號呢?非常遺憾的是,在過往的諸多研究中,尋找快速射電暴在毫秒到秒量級的周期的所有努力都失敗了。這就要求我們(men) 重新考慮快速射電暴的發射方式。

  天體(ti) 也存在不可預測、看似混亂(luan) 的能量釋放過程,例如星震和地震。致密天體(ti) ,特別是具有極端磁場的磁星,其星震被認為(wei) 是快速射電暴的可能觸發機製。地震混亂(luan) 不可預測,但是並非完全隨機。在一次非常強的地震事件發生後,常常會(hui) 伴隨著更多的相對弱小的餘(yu) 震。這說明地震發生的時間和能量是有關(guan) 聯的,不是完全隨機的。以往進行的周期搜索無法揭示時間和能量這兩(liang) 個(ge) 基礎物理參數間的關(guan) 聯。

  一個(ge) 隨機事件,比如拋硬幣,其不可預測性穩定持續的。我們(men) 無法根據當前拋出的正反麵來預測下次,或者下下次的結果。相對應的,一個(ge) 混沌係統,例如氣候,看起來混亂(luan) 如隨機過程,但它的不可預測性是隨時間增長的。抬頭看天就可以預言下一秒的天氣。但是全人類最好的預報係統也難以精確預言幾周、幾月後的天氣。時間越長,不準確性越高是混沌係統的特征。

  (總台央視記者 帥俊全 褚爾嘉)

(責編:陳濛濛)

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