天文学家运用一个世界之谜勘探另一个世界之谜，剖析了一次快速射电迸发信号，这是继续不到一毫秒的世界无线电波的奥秘爆破，以表征一个巨大星系光晕中的弥散气体。一个巨大的低密度气体光晕远远超出了星系中恒星集合的发光部分。尽管这种酷热的弥散气体比恒星更多地构成了星系质量，但简直不行能看到。2018年11月天文学家勘探到一个快速的无线电迸发，它在一个巨大星系向地球的途中穿过，这是第一次从一个难以捉摸的无线电信号中获得了光晕气体性质的头绪。
加州大学圣克鲁兹分校(UC Santa Cruz)天文学和天体物理学教授J·泽维尔·普罗查斯卡(J.Xavier Prochaska)说：快速无线电迸发宣布的信号，暴露了星系周围磁场的实质和光晕气体的结构。这项研讨证明了一种探究星系晕实质的新革新性技能。普罗查斯卡是这项于2019年9月26日宣布在《科学》(Science)期刊上一篇关于新发现论文的首要作者。天文学家依然不知道是什么发生了快速的射电迸发，直到现在，才能够追寻到这些十分短，十分亮堂无线电信号中的一些，追溯到它们来源的星系。
2018年11月的迸发(命名为FRB 181112)是由创始这项技能的仪器检测到并定位，该仪器是CSIRO的澳大利亚平方千米阵列探路器(ASKAP)射电望远镜。用其他望远镜进行的后续观测不只确认了它的宿主星系，而且还发现了它前面的一个亮堂星系。当掩盖无线电和光学图像时，能够当即看到，快速无线电迸发穿透了这个重合远景星系的光晕，而且，第一次有了一种直接的方法来研讨这个星系周围这个本来不行见的物质。银河晕既包括暗物质，也包括一般物质(“重子”)，估计这些物质首要是热电离气体。
尽管一个巨大星系的发光部分或许直径约为3万光年，但球状光晕大约是它的十倍大（约30万光年）。光晕气体在落向星系中心时为恒星构成供给燃料，而其他进程(如超新星爆破)能够将物质喷发出恒星构成区域并进入星系光晕。天文学家想要研讨光晕气体的一个原因是为了更好地了解这些喷发进程，这能够封闭恒星的构成。光晕气体是这些喷发进程的化石记载，因而，调查能够供给关于物质怎么喷发以及磁场怎么穿过星系的理论。与预期相反，新研讨成果表明，在这个中心星系的光晕中存在十分低的密度和弱小磁场。
这个星系的光晕令人惊奇地安静，无线电信号在很大程度上没有遭到星系的搅扰，这与之前的模型猜测迸发状况构成了明显的比照。FRB 181112信号由几个脉冲组成，每个脉冲继续不到40微秒(比眨眼的时间短一万倍)。脉冲短继续时间对光晕气体的密度设置了上限，因为经过更密布的介质会延伸无线电信号。研讨人员计算出光晕气体的密度，有必要小于每立方厘米一个原子的十分之一(相当于一个儿童气球巨细的体积中的几百个原子)。澳大利亚科廷大学世界射电天文学研讨中心的天文学家Jean-Pierre Macquart说：
就像酷热夏日里闪耀的空气相同，这个巨大星系中淡薄的大气应该会歪曲快速射电迸发信号。相反，收到的脉冲是如此的原始和尖利，以至于底子没有这种气体的特征。密度约束也约束了光晕内湍流或凉气云的或许性(“冷”是一个相对术语，这儿指的是温度在10000开尔文左右，而热晕气体在100万开尔文左右)。一个受欢迎的模型是，光晕被成团的气体云所充满，天文学家找不到这些云层的任何依据。FRB信号还发生关于光晕中磁场的信息，这影响无线电波的极化。
剖析偏振作为频率的函数给出了光晕“旋转丈量”，研讨人员发现它十分低，光晕中的弱磁场比冰箱磁铁弱十亿倍。在这一点上，因为只要一个星系光晕的成果，研讨人员无法说出这种出其不意的低密度和磁场强度是否是不寻常的，或许从前对星系光晕的研讨是否高估了这些特性。ASKAP和其他射电望远镜将运用快速射电迸发来研讨更多星系晕并处理它们的性质。这个星系或许是特别的，天文学家将需求运用FRBs来研讨不同质量和年纪范围内的数十或数百个星系，以评价整个人口。
博科园｜研讨/来自：加利福尼亚大学圣塔克鲁兹分校
参阅期刊《科学》
DOI: 10.1126/science.aay0073
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