揭秘中外研究人員如何攜手“巡天追星”
2022年01月28日 09:01 來源:中國新聞網(wǎng)
MWA發(fā)現(xiàn)長周期暫現(xiàn)源:上方為暫現(xiàn)源圖像,下方為MWA天線示意圖!碓矗喊拇罄麃唶H射電天文研究中心(ICRAR) 攝
MWA發(fā)現(xiàn)長周期暫現(xiàn)源:上方為暫現(xiàn)源圖像,下方為MWA天線示意圖!碓矗喊拇罄麃唶H射電天文研究中心(ICRAR) 攝

  在銀河系發(fā)現(xiàn)新天體揭秘中外研究人員如何攜手“巡天追星”

  中新網(wǎng)上海1月27日電 題:在銀河系發(fā)現(xiàn)新天體 揭秘中外研究人員如何攜手“巡天追星”

  記者 鄭瑩瑩

  北京時間1月27日,國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)雜志在線發(fā)表了澳大利亞和中國的研究人員合作的一項研究成果,這項國際研究通過SKA先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡,首次在銀河系發(fā)現(xiàn)超強磁場新天體。

  研究團隊認(rèn)為,如果能繼續(xù)探測到更多具有類似特征的天體并揭示其物理性質(zhì),可能意味著在銀河系內(nèi)存在一類具有超強磁場的長周期星體,這有助于我們?nèi)媪私夂阈堑难莼退劳觥?/p>

  巡天望遠(yuǎn)鏡 發(fā)現(xiàn)南半球“最亮的星”之一

  這次發(fā)現(xiàn)主要是通過SKA先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡“掃描”南半球的銀河系時所取得。

  中國科學(xué)院上海天文臺(以下簡稱:上海天文臺)的張翔博士介紹,南半球望遠(yuǎn)鏡觀測銀河系中心的條件最為有利。

  SKA,英文全稱為Square Kilometre Array,即平方公里陣列。這是一個接收無線電波的射電望遠(yuǎn)鏡,預(yù)計于2030年建成,建成后將是世界最大的望遠(yuǎn)鏡。它分為低頻部分(位于澳大利亞)和中頻部分(位于南非),中國是SKA的創(chuàng)始國和正式成員國之一。

  MWA(Murchison Widefield Array,默奇森寬場列陣)是SKA先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡的項目之一,位于澳大利亞西北部,主要“捕捉”低頻波段。上海天文臺是MWA的正式成員之一,該臺牽頭的中國SKA區(qū)域中心原型機參與了本項目部分MWA數(shù)據(jù)的處理、分析和存儲。

  好似電影《不要抬頭》(Don’t look up)中的情節(jié),最早的時候是澳大利亞科廷大學(xué)國際射電天文研究中心(ICRAR-Curtin)的Natasha Hurley-Walker(娜塔莎·赫利-沃克)博士帶的一個學(xué)生在一張照片中偶然發(fā)現(xiàn)了這個新天體。他們發(fā)現(xiàn)它似乎是高度偏振的,于是就找到張翔處理偏振數(shù)據(jù)。

  作為論文的第二作者,張翔在受訪時回顧了此番MWA發(fā)現(xiàn)新天體的過程:在2018年前后,MWA進行了一些巡天觀測。之所以要“巡”天進行觀測,是因為望遠(yuǎn)鏡不能同時觀測到整個天空,只能一片片地“看”,然后將拍出來的照片拼成一個非常大的全天空圖像。由于巡天觀測項目數(shù)據(jù)量非常大,所以這些數(shù)據(jù)是在2018年收集,卻不是在當(dāng)年處理的。

  2021年,研究人員在處理數(shù)據(jù)的時候,發(fā)現(xiàn)一個未知天體在2018年1月初至3月末,被MWA觀測到了70多次,大概每18分鐘出現(xiàn)(即:爆發(fā))一次,每次出現(xiàn)持續(xù)30秒左右,比已知的最長的脈沖星爆發(fā)周期長9倍。在爆發(fā)期間,該天體是150 MHz(兆赫)波段南半球天空最明亮的30個射電源之一。

  數(shù)據(jù)處理 新天體可遇不可求

  繼澳大利亞的望遠(yuǎn)鏡觀測到新天體跡象之后,接下來就是數(shù)據(jù)處理與分析了。

  張翔說,現(xiàn)在的天文學(xué)工作和以前不一樣,早期的天文學(xué)家可能是大半夜守在望遠(yuǎn)鏡前,而現(xiàn)在的望遠(yuǎn)鏡基本上都是電腦操作,大部分研究人員不再需要“值夜班”了。望遠(yuǎn)鏡不斷拍攝各式各樣的照片,積攢數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)被光纜傳送到附近的超級計算中心,進行第一波的處理;初步處理后的數(shù)據(jù)又通過海底光纜傳送到世界各地其他超級計算中心,便于當(dāng)?shù)匮芯咳藛T繼續(xù)處理這些數(shù)據(jù)。

  張翔介紹,該項目的原始數(shù)據(jù)量巨大,處理中間過程生成了超過1000萬張圖片,有3個超級計算中心(澳大利亞Pawsey超算中心、澳大利亞CSIRO Pearcey超級計算機、中國SKA區(qū)域中心原型機)參與數(shù)據(jù)處理。具體如何處理?

  第一步,要“計算”這個新天體距離我們有多遠(yuǎn)。由于星際介質(zhì)的存在,頻率越低的信號,速度越慢,到達地球的時間越晚。因此可以通過測量不同頻率下,天體信號到達地球的時間,反過來推算天體到地球的距離。

  根據(jù)這種推算方法,研究人員得出的結(jié)論是:這個天體位于銀河系內(nèi),距離地球大概4200光年。

  第二步,要“計算”這個天體的磁場狀況。

  為何要測磁場?張翔說,這是因為磁場在天體物理中很重要,“磁場幾乎無處不在,從地球到宇宙大尺度結(jié)構(gòu)……磁場影響著各種天體的形成與演化。”

  偏振測量是推算天體磁場的重要方法。測量發(fā)現(xiàn),這個天體是高度偏振的,存在強磁場。

  研究人員進一步分析認(rèn)為,該新天體可能是一個超長周期的磁星或擁有超強磁場的白矮星。

  讓人略感遺憾的是,2018年以后,MWA就沒再觀測到這個新天體的動態(tài)了。

  盡管“可遇不可求”,但接下來,團隊計劃在MWA數(shù)據(jù)中搜尋更多類似的天體,并針對這類天體安排未來觀測,用于研究恒星的演化和死亡。據(jù)介紹,SKA與現(xiàn)有的望遠(yuǎn)鏡相比,靈敏度大幅提高,也有望發(fā)現(xiàn)更多類似天體。(完)

編輯:李奧迪