#你不知道的科学那些事儿# 【这个宇宙“神秘电波”源头找到了!中外科学家首次确定一个快速射电暴起源于磁星】快速射电暴是宇宙中的一种无线电波瞬间爆发,持续时间通常只有几毫秒,却能释放出相当于太阳一天甚至一年内释放的能量。它们往往“神龙见首不见尾”,出现一次,便再无踪迹。

作为近年来天文学界新晋“网红”,国际科学界对快速射电暴的起源提出了数十种“合理解释”,如强磁场中子星、高度活跃的星系内核、天体之间的相互碰撞,甚至不乏科学家提出它们是外星文明发出的讯号。但直接观测证据一直缺乏。

11月5日,在发表于《自然》的3篇论文中,中外科学家通过多个卫星及地面望远镜的观测认为,银河系内的一颗磁星是今年观测到的一个快速射电暴的起源。这是人类首次确定一个快速射电暴的起源,也是首次在银河系内观测到快速射电暴。

磁星“引擎”获证实

今年4月28日,一个无线电信号快速地划过宇宙,被加拿大氢强度测绘实验(CHIME)望远镜和美国瞬态天文射电发射测量2号(STARE2)望远镜捕捉到。根据发现时间,它被命名为“FRB200428”。

尽管它只闪烁了千分之一秒,科学家还是通过多个频段的测量确定了其来源——银河系内正处于活跃期的一颗磁星SGR 1935+2154。

长期以来,关于快速射电暴的来源,科学家一直有不同的推测。其中,磁星驱动理论受到广泛支持。磁星是高度磁化的年轻中子星(超新星爆炸后的致密星遗迹),表面磁场可超过1014高斯,其衰变据认为能够给射电暴、X射线、γ射线等一系列高能现象提供动力。以此次发现的活跃磁星为例,CHIME团队的Daniele Michille表示,它的磁场强到足以“把一个原子挤压成铅笔状”。

那么,这次发现是否说明快速射电暴全部来源于磁星呢?美国内华达大学拉斯维加斯分校教授张冰在接受《中国科学报》采访时表示,一个极端看法是宇宙中所有的快速射电暴都是由磁星产生的;另一个则是不否定“大自然的创造力”,存在不止一个起源。

据介绍,快速射电暴起源的相关模型有50多个,主流理论多指向大型致密天体,除磁星外,还有中子星碰撞、中子星与黑洞碰撞或黑洞碰撞等产生的“灾变性”快速射电暴,非主流模型则有外星文明讯号等。不过,这些均未得到验证。

“快速射电暴模型的丰富反映了对其实测约束的缺乏,很大原因是过去发现的爆发都在银河系外,距离遥远。”中国科学院国家天文台研究员李菂告诉《中国科学报》。他与张冰及来自北师大、北大等十几家国内外单位的合作者同一天在《自然》发表了中国“天眼”500米口径球面射电望远镜(FAST)对这一磁星的监测结果。“此次河内射电爆发的发现以及包括‘中国天眼’及‘慧眼’卫星在内多个设备对其的深度观测,提供了前所未有的信息。”他说。

珍稀的河内信号

与国外科学家同步,FAST团队一直在用“天眼”密切监视着磁星SGR 1935+2154的动态。“从4月15日到28日,我们分4个时段共计8小时监测它能否产生快速射电暴,或类似事件。”该研究第一作者、北京师范大学天文系讲师林琳在接受《中国科学报》采访时介绍。

有些遗憾的是,FAST的观测窗口错过了FRB 200428。尽管如此,它记录了在磁星高能爆发时段,特别是29个软γ射线爆发时的灵敏监测数据,有助于了解引起快速射电暴的背景。

“磁星的高能爆发有很多,是不是所有的高能爆发都会产生快速射电暴?什么样的物理机制下才会产生?我们的观测正好给出了它产生的背景。”该研究共同通讯作者、北京大学科维理天文与天体物理研究所副教授李柯伽说。

FAST团队的研究表明,大部分磁星会产生高能爆发,如γ射线爆发,并不会产生快速射电暴。原因是什么呢?他们在文中讨论了几种可能性:快速射电暴的射流比高能发射更准直,它们中的大多数都错过了地球;其低频爆发光谱较窄,脱离了FAST波段范围;其超高亮度和温度辐射机制的条件不一定总能得到满足。

这是中外团队首次证明磁星可以在银河系内近距离产生快速射电暴。STARE2团队通讯作者、美国加州理工大学的Christopher Bochenek在接受《中国科学报》采访时解释说,“如果快速射电暴来自磁星,磁星与恒星的形成有关,而银河系没有‘足够可怕’的恒星形成,这种现象就比较少”。

据了解,此次观测到的FRB200428总能量比此前观测到的河外快速射电暴的亮度低三个数量级。专家表示,此次河内的无线电脉冲发现极大地拓展了人们的认知空间,更有利于了解这种信号背后的秘密。

国际协作 中国同步

起步晚,进步快。快速射电暴起源及相关研究已经成为当前天文学界的新“网红”。

2001年7月,一个持续5毫秒的明亮射电暴抵达澳大利亚的Parkes望远镜,2007年,它被西弗吉尼亚大学天文学家Duncan Lorimer确认,成为当时唯一的此类爆发事件。直到2013年发现多个信号后,天文学家才相信它是一种真正的天体物理学事件,并将其命名为快速射电暴。

据介绍,目前发现的快速射电暴已达到1000量级。“大约每半年,人们对快速射电暴的了解就会经历一个巨大的飞跃。”张冰在同期发表于《自然》的特邀综述文章中写道,该领域的繁荣还表现在出版物和引文的稳步增长上,已经超过了伽马射线爆发领域早期的水平。

尽管如此,关于快速射电暴的起源仍有许多悬而未决的关键问题。例如,是否所有快速射电暴都会重复?它们的动力来源是否来自磁星“引擎”之外?磁星是如何产生快速射电暴的?回答这些问题都非易事。

有利的一面是,国际天文学界正在开展日益密切的协同观测,此次发现FRB200428的起源就是一个例证。“这说明当国际科学家团队聚集在一起,以不同的方式研究一个现象时,会让我们更深入地了解它。”Bochenek说,除了FAST、CHIME、STARE2之外,中国的“慧眼”X射线卫星,位于中国、西班牙、新西兰的BOOTES望远镜阵列,以及美国的LCOGT 望远镜等在这一发现中也发挥了重要作用。

在国内,开放的天文学研究设备正在吸引跨研究机构和学科领域的科研人员深入合作。“我们有世界一流的科学装置,比如FAST口径大、灵敏度高,可以看到近处更暗的和宇宙更深处的快速射电暴,这都是别人做不了的。”林琳说。同时,从观测到数据处理再到理论解释,FAST联合观测团队中专家间的高效协作,以及该团队与“慧眼”团队的流畅沟通,也让她印象深刻。

射电暴观测项目作为一个为期5年的FAST优先重大计划今年刚刚启动,将进一步深入观测射电暴事件,探测它们的起源,追溯它们的辐射方式。“这是一个很重要的前沿方向,对宇宙深处快速射电暴的观测,将为人们了解宇宙增添一个新工具。FAST正在作独特的重要贡献。”FAST首席科学家李菂说。

在这一方面,除“天眼”“慧眼”外,目前在建的长波段射电望远镜阵列“天籁”以及引力波探测器“天琴”“阿里”等未来也将加入快速射电暴协同观测阵列,通过多波段协同,了解这种神秘“宇宙电波”的秘密。

相关论文信息:

https://t.cn/A6G5prqe

https://t.cn/A6G5prqF

https://t.cn/A6G5prqs

https://t.cn/A6G5pr5v

《中国科学报》 (2020-11-05 第1版 要闻)https://t.cn/A6Gqe4XE

只知道皇家蓝、矢车菊?了解它你才算真的懂蓝宝石!

说起蓝宝石,很多人第一时间就会想到皇家蓝、矢车菊蓝宝石,但你知道蓝宝石其实有很多颜色吗?

蓝宝石和红宝石同属于刚玉一族,只是微量的外来元素导致它们呈现出不同的颜色。除了颜色饱和度达到一定要求的宝石级红色刚玉可以称为红宝石,蓝色的直接称为蓝宝石之外,其余的都称为x色刚玉/x色蓝宝石。
紫色蓝宝石,粉色、黄色、白色、绿色……不过通常这些彩色蓝宝石都不如蓝色蓝宝石贵,但这其中,有个特殊的例外——帕帕拉恰。

这是唯一一种不用颜色来命名的彩色蓝宝石,足可见它的特别之处。
帕帕拉恰(Padparadscha)是彩色蓝宝石中唯一被单独命名的、粉橙色交融的蓝宝石,又名“帕德玛刚玉”、“莲花刚玉”。

唯一能够糅合红莲花与夕阳色彩的天然宝石
Padparadscha一词源于斯里兰卡土著语言僧伽罗语“Padmaraga”,代表一种红莲花的颜色,象征着圣洁和生命,是宗教信徒心中神圣之色。
在佛教语中,帕帕拉恰被称为“Om mani padme hum (坠入红莲之心的宝石)”。
一.独特的颜色“帕帕拉恰”蓝宝石的颜色十分独特,被称为粉橙色,粉色和橙色“你中有我,我中有你”,缺一不可,相得益彰。最为理想的颜色为50%的粉色加上50%的橙色。
GRS将帕帕拉恰细分为“日出色(sunrise)”和“日落色(sunset)”两种类型。“日出色”以粉色调为主的帕帕拉恰,“日落色”以橙色调的为主的帕帕拉

帕帕拉恰同时拥有粉色和橙色,且两种颜色在整个宝石中颜色比例严格控制在30%-70%,还要满足:没有其他杂色,高品质、高亮度和高饱和度等高要求,才能称之为“帕帕拉恰”。
只要没有满足其中任一种条件的,都只能被叫做粉色蓝宝石、橙色蓝宝石,而不能被叫做帕帕拉恰。按照粉色橙色的比例不同,帕帕拉恰可以分为“粉橙色”和“橙粉色”两个色系。

与评价红蓝宝石时,以色调纯净为优不同,
帕帕拉恰的颜色是一种橙色与粉色调混合而成的颜色,
当粉色调为主色调时,称为橙粉色帕帕拉恰,
如同晨起时日出般温暖;

当橙色调为主色调时,称为粉橙色帕帕拉恰,
犹如傍晚的夕阳般浪漫。
两种世间最温柔甜美的色调混在一起,
才成就了独一无二的帕帕拉恰。
粉橙色要比橙粉色价格要稍微高一些,最理想优质的帕帕拉恰就是50%粉色加上50%橙色。

圆圈标出的颜色才可以称为帕帕拉恰
稍微差一点点但是能够得到达到帕帕拉恰标准的也要是粉色和橙色在整颗宝石的颜色中占到30%至70%,而且还不能有任何其他杂色。
二.屈指可数的产地帕帕拉恰最初是在宝石王国斯里兰卡被发现,因而帕帕拉恰最知名的产地就是斯里兰卡。后来在非洲的马达加斯加、坦桑尼亚、南亚的越南也有这种颜色的蓝宝石产出。所以综合来说帕帕拉恰主要的宝石产地有斯里兰卡、马达加斯加、坦桑尼亚、越南四地。

这四大产地中以斯里兰卡最正统,甚至西方部分学者认为只有在斯里兰卡产出的具有柔和粉橙色的蓝宝石才能被称为帕帕拉恰。但现在国际上普遍认可的帕帕拉恰是泛指在标准日光下,色调明亮,浅到中等饱和度的“带有粉橙两种色调”的刚玉。
斯里兰卡帕帕拉恰矿区
帕帕拉恰的产量极为稀少,甚至只能达到蓝宝石产量的百分之一。而出产自斯里兰卡的帕帕拉恰就更少了!而且由于当地人对这种稀有宝石的保护不愿出口,使其珍贵程度也逐渐增高。
三.怎么挑选帕帕拉恰 有一个问题值得特别指出:市面上相当多的帕帕拉恰都经过传统加热方法优化,俗称老烧,这是国际宝石实验室都接受的,这一点无需纠结。当然,同品质的帕帕拉恰,天然无烧的,自然比天然有烧的更贵。
如果选购无烧的,尽量要求权威宝石实验室证书,目前帕帕拉恰主要出GRS、GIC证书,收藏级别可能会出Gübelin、SSEF、AGL。

GRS会在证书里写日出、日落色,斯里兰卡科伦坡宝石实验室(简称GIC)对帕帕拉恰的研究也比较深入,但不会写日出、日落色。
1克拉左右、色泽美丽、天然有烧的帕帕拉恰蓝宝石不算难找。但是,1克拉、色泽美丽、天然无烧的帕帕拉恰就不多见了,每克拉单价在数千元,比其他彩色蓝宝石更贵,与1克拉优质天然无烧皇家蓝蓝宝石价格差不多。

21.1克拉天然无烧
斯里兰卡帕帕拉恰蓝宝石戒指
2克拉的帕帕拉恰就不常见啦,高品质的每克拉单价是1克拉同品质的2倍左右。3克拉以上的优质帕帕拉恰就可遇不可求了,5克拉的更是十足的收藏级别。
四.拍卖市场的宠儿迷人的帕帕拉恰也是国际拍卖市场的宠儿,尤其大克拉一路上扬的黑马成绩,在不断刷新着买家的认知。

帕帕拉恰可谓是现在的网红宝石,独特的粉橙颜色,令所有人迷恋不已,国际品牌率先表达出了他们的喜爱。 https://t.cn/A64r2Nu7

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