现代科学研究的工业化程度正在增加,赶上波浪是不可避免的。在1990年代,美国宇航局的ED挥舞着手,为那些收到哈勃望远镜的人发送了红色信封,根据像1k秒这样的怪异单位,这被认为是一种祝福。 (HST)啊,祖先的人工制品[1]和几代天文移民工人的梦想,当您感觉到它时,仍然有钱!这不是少量的钱。一个普通项目与美国国家自然科学基金会(US NSF)的破坏者(金融补贴)相媲美,并且补贴PI(独立研究人员)夏季工资加上喂养博士生,这是没有问题的。
美国自然科学基金会天文学领域的资金总数远小于NASA在相关方向上的投资。这使国家无线电天文台(NRAO)由美国NSF资助,在战略方向计划以及如何指导研究投资方面挣扎。自2003年以来,NRAO一直关注NASA,并决定为获得绿色海岸望远镜()观察时间的科学家提供某些支持,以资助美国的注册学生。钱很弱,声音很弱,也不会引起任何涟漪。
哈勃的成功和安全资本的力量共同导致了大约三十年来光学天文学的复兴,以及对射电天文学可见的抑郁症:在各种大学运作的射电望远镜接连关闭。射电天文学工作主场,比玛和其他人饿死,人力资源变成了以资金为导向的新兴田野。
位于约翰霍普金斯大学校园的太空望远镜科学中心(The,The,,,,,,由于其HST操作和数据处理任务,已成为光学甚至整个美国天文学的重要研究基础。当钱德拉望远镜()上天堂时,重复了同样的戏剧。这个历史周期在2020年12月1日上午开始和结束:“巨大的” 射程望远镜猛烈地落在地面上,灰尘,回声和感觉分散在早晨的雾中,从上的观察站的同事中凝结成一句话,”她走了。”
但是,巨人的过去并不代表领域的终结。在过去的10年中,厘米波的总体下降,尤其是基于单阿滕纳观测的射电天文学,引起了巨大的天文学波。
01
快速无线电爆发
快速广播爆发(快速,FRB)主要来自银河系外。他们可以在一千秒钟内释放出相当于太阳1 - 10年的总辐射能[2],并且是射频带中宇宙中最暴力的信号。宇宙充满了奇迹,对FRB的起源没有适当的解释。
实际上,当前面向FRB的国际望远镜观察时间应用和各种研究基金应用通常是由“快速无线电爆发是一种神秘的现象(a)开始的”。在天文学专业圈子中,“神秘”的略微业余声明并不少见,或者身份的下降。真正奇怪的是,FRB的神秘现象实际上既不少见又不虚弱,但是这么晚才发现。
2007年,关于快速无线电爆发的第一篇文章 - “ [3]发表了。当时,没有快速无线电爆发的概念(FRB)。它非常明亮,本文只能给出估计的下限,原因有两个:
(1)信号饱和的迹象;
(2)仅检测到一个爆发,无法确定它是否发生在望远镜的梁中心,并且无法确定信号是否通过设备通过100%增益扩大。
因此,基于强度的任何定量分析都有很大的不确定性。两者都是谨慎和著名的科学家,但是这个信号被广泛怀疑,无疑是两个学术声誉的负担。作者在杂志“中国国家天文学” [2]中有一篇简短的文章,可以用作空闲时间。
图2:典型的快速无线电爆发事件,来源:[4]等。 2013
这种情况直到2013年,该团队发布了四个调查数据,然后处理发现的疫情[4]。正是在本文中,“快速无线电爆炸”一词被正式命名以挽救孤独感。
实际上,无线电观察不难理解:无线电爆发信号的主要观察特征是分散(,DM)。同一时刻出生的白光将通过播种空间传播成颜色,这与牛顿的实验完全相同。
不同的颜色对应于不同的能量/波长/光的频率。光的恒定速度(C = 299,792,458 m/s)定义了真空的特性。宇宙不是真空,它充满了数百万个热电子。 FRB的脉冲通过宇宙之间的非介质,高能(对应于高频)组件很快,因此它们较早到达,低频(低能)组件稍后到达。
两者之间的时间延迟(图2)对应于它通过的总电子密度。短脉冲与连续辐射不同,并且具有起始和结尾的性质,使我们有可能通过测量时间差来估计脉冲传播路径上的总物质。 FRB和地球之间的宇宙被视为棱镜。射电天文学通过测量信号分散度的时间来计算该棱镜的总体分散,从而获得了宇宙棱镜的厚度(源的距离)。
他是一个直接的人。 2007年和2013年的两篇经典文章对他的风格大放异彩。 “”文章有122个单词,最后说:“白天,如果是”。 (如果您每天可以检测到数百个类似信号,则可以将其用作宇宙学探针)
名为FRB的文章有111个单词,最后一句话是:“属于和主机的主持人”。 (来源人群的特征和宿主星系的识别为我们提供了确定宇宙中巴里昂含量的机会)这两个句子预示着FRB及其伟大的未来作为宇宙物质的探索,并且是深刻而有见地的。
必须清楚地看到历史。 2013年太近了,这些创造历史的人对此太熟悉了,因此很难做出这些推论。但是,在2007年,当做出这一惊人的发现时,只有一个信号普遍被主流学术界认识到。当FRB在2013年被命名时,总共只有五个案件,并且没有明确的证据表明它来自银河系以外。在这种情况下,据称每天可能会有数百次爆发,并且用于检测宇宙,这不仅需要知识,而且需要勇气。
02
里程碑
康德说,他的“对纯粹理性的批评”代表了认知哥白尼革命()。但是,显然无需体验哥白尼世纪的孤独感。
2017年第一个重复的FRB位于金属贫困矮星银河系中,对应于从星系中心偏离的无线电电源。这项工作确实决定了FRB的宇宙学起源,并被美国天文学学会称为“最重要的天文学发现”,并且是一个里程碑。
在2020年初,澳大利亚教授总结了七个快速无线电爆发的信号分散与宿主星系的红移之间的关系[5],他们认为可以在标准宇宙学的框架下完全跟踪先前所谓的“错过的巴里昂事务”。
从2013年的经典文章到2020年,该领域的发展仅花了7年的时间来确认“ of”的预测(证实了宇宙中的巴属含量)。不幸的是,他在文章发表后几天死于疾病。我们称他提出的分散红移关系(图3)来纪念。
图3:反映分散与红移之间的关系,并使用快速无线电来测量宇宙巴里昂物质的组成。图像来源:[5]等。 2020
为了回应新的FRB浪潮,加拿大教授(2021年奖的获胜者)带领氢强度映射实验()望远镜的升级计划。它成功地获得了望远镜总成本的50%,并建立了一个数字梁合成器,该合成器可以同时计算和合成数千个像素,从而使这款宇宙学望远镜混合了单个天线和干扰阵列的概念,从而将其良好地升级到快速的无线电爆发探测器。
2021年,该团队发布了近500个新的快速广播爆发(图4中的黄色点),该爆发迅速进入了快速无线电爆发的统计研究的实用阶段。天文学家提出了新的概念,例如快速无线电爆发宇宙学,快速无线电爆发的主机星系,快速无线电爆发检测星际中等湍流以及越来越多的想象力的建议,它们正在成为特定的观察项目,定量模型,甚至是天文学的新兴子场。
图4:所有当前发表的FRB,快速新发现的四个快速无线电爆发,从漂移扫描多个科学目标到同时调查天空。图像来源:Zhu [6]等。 2020和NIU [7]等。 2021
03
收敛?
作者计算所有在伽马射线爆发(GRB)和快速无线电爆发领域的所有官方发表的论文(图5 [8])。在开发比较方面,快速无线电爆发场与1974年和1989年GRB领域的发展趋势大致相似,但仅需一半的时间即可发表论文数量的2.5倍。此外,快速无线电爆发场的爆炸性增长阶段才刚刚开始。
在发布大型FRB样品之前,该艺术一直在建模超过已知FRB来源数量的文章数量。 FRB Wiki()总结了50多种模型,每个类别通常都有多个文档。天文学中的新发现主要是复杂的现象。复杂现象的多种解释通常反映出缺乏实验性约束。在GRB领域的早期,有数百种型号和数千篇文章,但是这种盛开的花朵在1990年代中期突然汇聚在一起。
在1996年或1997年,Shri教授去了康奈尔大学( ),介绍了GRB领域的最新进展 - 对相应的GRB爆发的多波段观察。由于GRB的定义特征位于高能端,因此可以通过实时捕获和确认来确认爆发信号,从而迅速触发了光学,红外,微波炉和无线电和无线电的多人同步观察。多个频段的时间变化富含更多的物理信息,从而导致GRB模型的数量迅速崩溃至单位数字。当时,我是一名初级研究生,对Shri的笑话印象深刻:“理论家是孩子,聪明而富有想象力。实验是成年人,需要限制孩子的思想界限,并避免他们思考。”
如上所述,快速无线电爆发的位置和2017年主机银河系的确认是一个里程碑。不幸的是,这项工作并没有触发FRB模型的预期崩溃。 FRB是一种天文学现象,其由射频特征定义,能量相对较低。当检测并确认FRB时,其可能的相应微波炉,红外,光学和高能量电磁信号已经漂浮在地球上。因此,FRB多频段爆发特性只能同时监测,并耐心地通过多个设备等待。迄今为止,已经监视了主要的大型天文设备(太空望远镜,哈勃太空望远镜等)和其他一些主动重复无线电爆发。除了连续的无线电电源外,没有多频爆发相应的物体。
图5:FRB(实线)GRB(阴影)纸张出版物。虚线是基于框中的经验公式的FRB领域中纸张出版物的独特预测。图像来源:Li等。 (2021)[8]
该期刊于2020年11月4日发表了三篇论文,报道了银河系的第一台快速广播爆发。这三篇论文来自加拿大望远镜,美国望远镜和我国家的500米孔镜球形射电望远镜(FAST)。前两篇论文是发现论文,以银河系的亮度比普通脉冲星的亮度高出超过1亿倍的亮度,从而发现了来自极强的磁场中子恒星(磁铁 - SGR +2154)的无线电爆发。第三篇文章是后续监测,使该磁铁对伽马射线爆发过程中发射的电流量的最严格限制。尽管这次暴发的无线电能量远低于(3-4个数量级)所有其他已知的FRB,但通常被认为是第一个河内快速无线电爆发。
随后,使用眼望远镜的数据在《自然杂志》杂志上发表了对同一暴发的观察结果,指出其X射线脉冲比无线电脉冲早8秒钟到达地球[9],其与SGR +2154的距离是自符合的。因此,该磁铁(SGR +2154)已成为当前观察并验证的唯一产生FRB爆发()并具有多波段爆发数据的天体对象,为发现与FRB相关的各种难题奠定了基础,并且是一个里程碑成就。因此,磁铁已成为FRB型号领域的主要热点,甚至成为崩溃的希望。
04
快速:迟到而不缺席
中国天空之眼的视野相对较小,并且在寻找FRB方面没有优势,这是全天各向同性的,并且表现为随机瞬变。图4显示了当前公开公开的所有快速无线电爆发来源,其中快速通过其优先级项目“漂移扫描多科学目标同时进行天空调查(FAST-)发现了4个案例。
他们从宇宙中补充了更黑暗和更早的参数空间。快速是由于其无与伦比的灵敏度,其固定的视野可以扩展到更深的宇宙。离地球越远,宇宙在其望远镜磁场的各个角度内包含越大,其覆盖的星系越多,并且检测到FRB的概率就越高。
根据这个想法,国家天文台的Niu 博士[8]估计,在快速的灵敏度限制的允许范围内,每天可检测到的FRB的数量超过120,000次!在快速阈值下,没有物理或天文学理由使FRB消失。在平方公里阵列(SKA)的时代,可检测的FRB每天将在100万至100万之间。 FRB将是天文学中最常见的爆发信号。无论其起源如何,人类在未来50年内是否可以理解其机制,FRB将是天文学中的重要信号。
2007年,当它出生时,Fast刚刚获得了国家发展和改革委员会的项目批准。 2013年,FRB被命名,Fast是建设的第二年。 2015年首次重复的FRB得到了证实,所有专家都知道这是该领域的转折点,所有主流射电望远镜都在努力进行定位。当时,FAST仍在安装面板,我们还对如何对重复爆发的深入监控进行定位和研究进行了技术计划,尽管我们知道我们无法尽快参加此游戏。
2017年,FRB定位,计划中的FRB定位工作的重心从快速天线阵列转移。在2019年,快速重复的爆发深度监测计划捕获了极为活跃的爆发[10],并以天文电报()的形式告知同行,引导了包括Alma在内的多个设备以跟进观察。到2021年底,将启动小型天线阵列的试点测试。尽管我们迟到了,但我们仍将活力注入了这次学术聚会。
05
FRB:
从2019年8月30日到2019年10月20日,在不到两个月的时间内,从59.5观察时间内迅速检测到至少1,652次疫情。截至发表相关论文[11](2021.10.14)时,FAST在两个月内检测到的脉冲数量超过了所有以前所有公共论文中所有快速无线电爆发源的脉冲总和。
该数据集还产生了一系列研究论文[12-14]和几个研究项目。校准和计算后,该事件集覆盖了三个以上的数量级的能量范围,这首先揭示了单个快速无线电爆发源的相对完整的能量谱(图6和图7)。在过去的两个月中,峰值爆发速率达到每小时122次,这也使大多数灾难性模型难以解释。
图6:FRB在2019年极端活性时期的统计数据。FRB能量分布通常由降至高能端的电力定律描述。在这里首次检测到特征能E和双峰结构。图像来源:Li等。
这组FRB脉冲也具有以下特征:
(1)爆发速率具有清晰的特征能量(4.)。在此阈值下,爆发大大减少。这是FRB起源机制的基本特征,也限制了全天可检测到的FRB可检测事件率的估计。
(2)可以通过低能端的常规对数和高能端处的广义-函数来描述爆发速率能谱。基于中心极限定理,常规对数的分布可能揭示了低能端的快速无线电爆发机理的随机性。 -功能通常在原子辐射的描述中找到。从数学上讲,-函数所描述的概率密度分布可以等于两个独立随机变量的概率比。也就是说,在高能端的FRB爆发可能显示两个随机过程之间的相关性。
(3)在1毫秒至1000秒之间没有周期或准周期;
(4)在过去两个月中,FRB天体释放的总能量揭示了1,652脉冲可以达到单个磁场的总能量的38%,这意味着快速无线电爆发的辐射机制必须经济且有效。
总而言之,FAST的观察结果极大地限制了来自一个孤立的密集天体反复的快速无线电爆发的可能性。
南京大学团队对同一数据集进行了独立的统计分析,指出爆发的能量分布有统计学意义的时间演变[12]。通过比较活动爆发的能量和时间特征和软伽玛射线爆发,紫色山天文台团队指出,这两者都可以通过自我批判现象来描述[13]。美国西弗吉尼亚大学提出了一项建议,以根据脉冲有限带宽来纠正能量计算[14]。这些基于实验和经验的见解是康德提出的哥白尼认知革命的途径。
图7:FRB的真实脉冲,通过随时间和能量的脉冲数量的分布“漂移”,并被天空捕获。图像来源:Li等。 2021 [11]
康德提出了真理的定义属性(),强调了知识和对象之间的符合性(与它的对象)。研究人员容易盲目寻求万物的理论,对深刻或美丽的解释感到困惑,并专注于正式的真理判断。
快速无线电爆发的现象越复杂,首先需要问和面对的问题越简单,例如“不重复?”或“所有活动重复爆发都相似吗?”。如“纯粹理性的批评”中所述,如果非必要的问题导致了非必要的答案,他们将展示“一个人挤压公羊的牛奶,并且有人使用筛子来捡起它”。
06
快速和
2015年,望远镜发现了FRB,并确认这是第一次反复的快速无线电爆发,从“ frbs”中推动了整个领域的存在问题? (重复快速无线电爆发吗?)“全部FRB吗?” (是否重复了快速无线电爆发?)。
迅速获得了FRB的特征能和完整的能量谱。 望远镜是美国与苏联之间冷战的直接产物,也是“无尽边境”策略的脚注。主要大国与技术之间的斗争越过边界,融合了人类的生存和好奇心。 2020年12月1日,望远镜的崩溃震惊了他的同事。作者纪念中国科学院的国际新闻网站[15],最后一段如下:
我在in of in the,and and。
我大部分时间都在数据上,这是我敬畏的。我归功于她的我和快速工作。
作为许多硬核之一,我和a。
我们会继续。
崩溃前(左)快速工作(右)
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