解密宇宙神秘信号FRB 中国天眼有奇招(2)

解密宇宙神秘信号FRB 中国天眼有奇招

  图4:2015年团队成员在实验室调试

  2015年, 团队成员在实验室调试终端设备(上图)。

解密宇宙神秘信号FRB 中国天眼有奇招

  图5:2016年临时终端室调试(上)、2017年终端室调试(中)、在FAST现场组织FRB终端技术研讨(下)

  2016年的FAST现场远不像现在这么漂亮。当时还是硕士研究生的张馨心用泡沫塑料做椅子,用UPS电源箱做桌子(危险勿仿),坚持完成调试工作。作为驻守在现场最久的终端建设人员,张馨心至今仍每年超过200天在FAST现场度过。临时终端室地板是临时搭建的,容易踩空,团队成员还曾掉下去过,好在没有受重伤。2017年,FAST现场指挥部建设完成,终端设备搬进了终端室,再也不用担心地板不稳掉下去了。

  2018年9月,在FAST现场,我们组织合作成员UC Berkeley, 北师大,新疆台的团队,技术攻关和初步测试。

  FAST FRB终端:一根敏感的脉冲视神经

  我们利用FRB终端试观测已知脉冲星,测试信号捕捉能力和基本指向对应。我们利用人为发射单脉冲信号,来校准FRB终端,调整触发的阈值。结合已知脉冲星的实测数据, 调节FRB终端针对信号变化的属性。

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  图6:FAST FRB终端针对已知脉冲星(左)和人工生成脉冲(右)的测试

  最近的几个月,我们持续的对重复快速射电暴进行跟踪观测, 同时也在漂移扫描的时候并行监测。

  2019年8月10日,FRB 终端在漂移扫描时,发现一颗新的脉冲星。在运行启动很短的时间内就有新脉冲星的发现,验证了FRB终端高效和强悍的脉冲捕捉能力。

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  图7:FAST FRB终端实时捕捉的一颗新的脉冲星信号

  北京时间8月30日凌晨,FAST FRB终端实时捕捉FRB121102爆发,记录了原始数据并预警。硕士毕业后继续留在团组工作的助理工程师张馨心当天在FAST现场操作FRB 终端观测,边观测边实时检索候选体图片,发现持续的DM在500-600之间的单脉冲爆发。这在对FRB121102之前的跟踪观测中,并未见到。我们意识到可能是真实爆发,并迅速通知相关人员。FAST工程调试团队第一时间做出了响应,调整观测计划,安排补充凌晨的时间跟踪观测FRB121102。

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  图8:FAST FRB 终端实时捕捉的FRB121102的爆发信号之一

  FAST FRB 终端系统具有高效的实时脉冲捕捉能力,可以和大部分观测任务并行观测。好似给天眼装了一根敏感的视神经,只要是有脉冲,不管是快速射电暴还是新的脉冲星,都可以实时察觉并迅速反映。

  关于FRB的可能解释和模型

  FRB领域的发展轨迹很像“伽马射线暴”领域的早期。人类从发现“伽马射线暴”到达成普遍接受的合理解释经过了几十年。射电望远镜技术的发展,和预计中的大量可探测的FRB事件,使我们有理由相信FRB的起源会被更快的揭示。

  据不完全统计,目前关于FRB起源的模型有数十种。这些模型分为可重复的(解释重复暴)和灾变性的(解释不重复暴)。重复暴的可能起源包括脉冲星的巨脉冲,星际及星系间介质的放大作用,磁星爆发或同步脉泽辐射,中子星磁层与临近天体相互作用,小行星撞中子星等。灾变性FRB的起源模型包括超大质量中子星坍缩,双中子星并合,黑洞并合,宇宙弦释放能量等。目前观测限制极度缺乏。甚至有文章讨论FRB来源于地外智慧生命的可能性。这不是本文作者的观点,但反应了FRB带来的我们对已知的未知和未知的未知的探索追求。

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