總臺(tái)央視記者從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，利用中國(guó)天眼FAST的豐富數(shù)據(jù)，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李菂研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了一種全新分析構(gòu)架“Pincus-Lyaponov相圖”，得以量化爆發(fā)事件的隨機(jī)性和混沌性，揭示了快速射電暴的時(shí)間-能量表現(xiàn)與地震和太陽(yáng)耀斑等存在本質(zhì)區(qū)別，這種差異挑戰(zhàn)了快速射電暴的星震起源。基于全新的相圖，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)快速射電暴在時(shí)間-能量二元空間上游走接近所謂的布朗運(yùn)動(dòng)，也就是表現(xiàn)出了高度的隨機(jī)性。而同樣不可預(yù)測(cè)的地震、太陽(yáng)耀斑等卻表現(xiàn)出遠(yuǎn)為顯著的混沌性。快速射電暴的高度隨機(jī)性可能由多種機(jī)制或者多個(gè)發(fā)射位置組合形成。中國(guó)天眼通過(guò)中國(guó)天眼FAST的強(qiáng)大觀(guān)測(cè)能力結(jié)合創(chuàng)新的分析方法，未來(lái)科學(xué)家或?qū)⒛軌蛏钊肟坍?huà)宇宙間的神秘爆發(fā)信號(hào)，有望最終揭示宇宙的起源。這項(xiàng)研究工作于北京時(shí)間2024年04月12日，在“中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃 ”綜合性期刊《Science Bulletin》上作為封面文章發(fā)表。
快速射電暴(Fast Radio Bursts，簡(jiǎn)稱(chēng)FRBs)是一種來(lái)自宇宙深處的短暫而強(qiáng)烈的無(wú)線(xiàn)電波爆發(fā)。就像它的名字一樣，快速射電暴在千分之一秒的時(shí)間內(nèi)能夠釋放巨大的能量，足夠驅(qū)動(dòng)人類(lèi)社會(huì)萬(wàn)億年。自2007年人們第一次發(fā)現(xiàn)快速射電暴以來(lái)，它就因其神秘和強(qiáng)大吸引了全世界科學(xué)家的注意，并在2023年獲得了邵逸夫天文學(xué)獎(jiǎng)。但是，至今為止，我們還不知道這些強(qiáng)大的能量是如何產(chǎn)生的，而解開(kāi)這樣的謎題可能會(huì)幫助我們?cè)谔煳膶W(xué)甚至基礎(chǔ)物理學(xué)上取得重大突破。
盡管現(xiàn)在還不能確切知道快速射電暴具體是如何發(fā)出的，但是至少可以猜測(cè)其源頭，是某種蘊(yùn)含著極高能量密度的所謂致密天體，比如中子星或者黑洞。我們知道中子星的信號(hào)會(huì)像燈塔一樣，規(guī)律地掃過(guò)地球，非常穩(wěn)定。如果快速射電暴也是由這樣的天體發(fā)射出來(lái)的，那么能否看到規(guī)律出現(xiàn)的快速射電暴信號(hào)呢？非常遺憾的是，在過(guò)往的諸多研究中，尋找快速射電暴在毫秒到秒量級(jí)的周期的所有努力都失敗了。這就要求我們重新考慮快速射電暴的發(fā)射方式。
天體也存在不可預(yù)測(cè)、看似混亂的能量釋放過(guò)程，例如星震和地震。致密天體，特別是具有極端磁場(chǎng)的磁星，其星震被認(rèn)為是快速射電暴的可能觸發(fā)機(jī)制。地震混亂不可預(yù)測(cè)，但是并非完全隨機(jī)。在一次非常強(qiáng)的地震事件發(fā)生后，常常會(huì)伴隨著更多的相對(duì)弱小的余震。這說(shuō)明地震發(fā)生的時(shí)間和能量是有關(guān)聯(lián)的，不是完全隨機(jī)的。以往進(jìn)行的周期搜索無(wú)法揭示時(shí)間和能量這兩個(gè)基礎(chǔ)物理參數(shù)間的關(guān)聯(lián)。
一個(gè)隨機(jī)事件，比如拋硬幣，其不可預(yù)測(cè)性穩(wěn)定持續(xù)的。我們無(wú)法根據(jù)當(dāng)前拋出的正反面來(lái)預(yù)測(cè)下次，或者下下次的結(jié)果。相對(duì)應(yīng)的，一個(gè)混沌系統(tǒng)，例如氣候，看起來(lái)混亂如隨機(jī)過(guò)程，但它的不可預(yù)測(cè)性是隨時(shí)間增長(zhǎng)的。抬頭看天就可以預(yù)言下一秒的天氣。但是全人類(lèi)最好的預(yù)報(bào)系統(tǒng)也難以精確預(yù)言幾周、幾月后的天氣。時(shí)間越長(zhǎng)，不準(zhǔn)確性越高是混沌系統(tǒng)的特征。
(總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉)