總臺央視記者從中國科學院國家天文臺獲悉，利用中國天眼FAST的豐富數(shù)據(jù)，中國科學院國家天文臺李菂研究員帶領(lǐng)團隊提出了一種全新分析構(gòu)架“Pincus-Lyaponov相圖”，得以量化爆發(fā)事件的隨機性和混沌性，揭示了快速射電暴的時間-能量表現(xiàn)與地震和太陽耀斑等存在本質(zhì)區(qū)別，這種差異挑戰(zhàn)了快速射電暴的星震起源?；谌碌南鄨D，團隊發(fā)現(xiàn)快速射電暴在時間-能量二元空間上游走接近所謂的布朗運動，也就是表現(xiàn)出了高度的隨機性。而同樣不可預(yù)測的地震、太陽耀斑等卻表現(xiàn)出遠為顯著的混沌性?？焖偕潆姳┑母叨入S機性可能由多種機制或者多個發(fā)射位置組合形成。中國天眼通過中國天眼FAST的強大觀測能力結(jié)合創(chuàng)新的分析方法，未來科學家或?qū)⒛軌蛏钊肟坍嬘钪骈g的神秘爆發(fā)信號，有望最終揭示宇宙的起源。這項研究工作于北京時間2024年04月12日，在“中國科技期刊卓越行動計劃 ”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，簡稱FRBs)是一種來自宇宙深處的短暫而強烈的無線電波爆發(fā)。就像它的名字一樣，快速射電暴在千分之一秒的時間內(nèi)能夠釋放巨大的能量，足夠驅(qū)動人類社會萬億年。自2007年人們第一次發(fā)現(xiàn)快速射電暴以來，它就因其神秘和強大吸引了全世界科學家的注意，并在2023年獲得了邵逸夫天文學獎。但是，至今為止，我們還不知道這些強大的能量是如何產(chǎn)生的，而解開這樣的謎題可能會幫助我們在天文學甚至基礎(chǔ)物理學上取得重大突破。
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，但是至少可以猜測其源頭，是某種蘊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會像燈塔一樣，規(guī)律地掃過地球，非常穩(wěn)定。如果快速射電暴也是由這樣的天體發(fā)射出來的，那么能否看到規(guī)律出現(xiàn)的快速射電暴信號呢？非常遺憾的是，在過往的諸多研究中，尋找快速射電暴在毫秒到秒量級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、看似混亂的能量釋放過程，例如星震和地震。致密天體，特別是具有極端磁場的磁星，其星震被認為是快速射電暴的可能觸發(fā)機制。地震混亂不可預(yù)測，但是并非完全隨機。在一次非常強的地震事件發(fā)生后，常常會伴隨著更多的相對弱小的余震。這說明地震發(fā)生的時間和能量是有關(guān)聯(lián)的，不是完全隨機的。以往進行的周期搜索無法揭示時間和能量這兩個基礎(chǔ)物理參數(shù)間的關(guān)聯(lián)。
一個隨機事件，比如拋硬幣，其不可預(yù)測性穩(wěn)定持續(xù)的。我們無法根據(jù)當前拋出的正反面來預(yù)測下次，或者下下次的結(jié)果。相對應(yīng)的，一個混沌系統(tǒng)，例如氣候，看起來混亂如隨機過程，但它的不可預(yù)測性是隨時間增長的。抬頭看天就可以預(yù)言下一秒的天氣。但是全人類最好的預(yù)報系統(tǒng)也難以精確預(yù)言幾周、幾月后的天氣。時間越長，不準確性越高是混沌系統(tǒng)的特征。
(總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉)