有什么比太阳更亮，只出现一瞬间，每天照亮地球天空数千次？
如果你被难住了，别担心——专家们也一样。近十年来，天体物理学家一直在努力解释在天空中嗖嗖作响的、令人费解的毫秒无线电波。现在，几项新的研究正在通过将无线电闪光的起源缩小到遥远星系中年轻的恒星爆发，使研究人员更接近解决这个谜团。
这些明亮而短暂的事件被称为“快速射电暴”，或 FRB，第一个此类事件于 2007 年由西弗吉尼亚大学天体物理学家邓肯·洛里默及其同事根据澳大利亚帕克斯射电望远镜的数据宣布。进入帕克斯天线的无线电信号非常奇怪地被涂抹开来，其高频波比低频波早到达一小部分秒——这种效应归因于弥漫等离子体对星际和星系际空间的散射。无线电信号被涂抹得越厉害，它穿过的等离子体就越多，并且它在太空中传播的距离也可能越远。通过分析涂抹现象，洛里默及其合作者粗略估计，这个爆发可能来自数十亿光年之外。如果它们确实来自如此遥远的地方，并且可以找到更多，FRB 为天文学家提供了一种更好的方法来测量广阔的宇宙距离，并更深入地探测恒星和星系之间的黑暗空间。搜索开始了。
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自 2007 年以来，根据对天空一小块区域的小型调查，天文学家已经发表了十多个额外的 FRB 检测结果，并且正在讨论另外十几个尚未出现在文献中的检测结果。推断到整个天空，这些微不足道的结果表明，FRB 的闪光频率高达每天一万次。而且，如果像大多数研究人员认为的那样，FRB 起源于银河系之外，这意味着每次 FRB 都会在几毫秒的时间内释放出相当于太阳一小时到一年总能量输出的能量。
尽管如此，FRB 的来源仍然未知。是什么导致如此强烈、频繁的事件？多年来，研究人员提出了如此多的答案，以至于现在关于 FRB 起源的理论比观测到的 FRB 还要多。
理论太多
一段时间以来，一些怀疑论者倾向于地球解释，猜测在帕克斯观测到的 FRB 与长期困扰该天文台的手机和其他电子设备造成的人为干扰有关；这些担忧在今年早些时候被帕克斯的天文学家驳回，他们发现，与真正 FRB 随机到达的时间不同，流氓地面无线电信号在午餐时间前后出现在他们的数据中，这些信号是由天文台休息室里一台错误的微波炉产生的。更离奇的猜测是，FRB 是由蒸发的黑洞、振荡的原始宇宙弦或会说话的外星人造成的。然而，这些想法都没有得到理论家的重视：FRB 的发生频率似乎太高了，无法用这些建议来解释。
总的来说，最引人注目的理论可以归为两大类：要么 FRB 是由相对罕见的、衰老的、简并的恒星残骸（如老中子星或白矮星）之间的爆炸性碰撞引起的，要么它们是由更常见的、来自年轻的、快速旋转的中子星（称为脉冲星）的强大且可能周期性的爆发引起的。这两组理论都可以解释 FRB 的普遍性，尽管它们具有不同的含义：基于碰撞的模型表明 FRB 是极其高能的一次性事件，通常发生在数十亿光年之外，而基于爆发的模型表明 FRB 的能量较低，可能可以重复，并且往往“只有”数亿光年远。
寻找来源
现在，使用国家科学基金会在西弗吉尼亚州的绿岸望远镜观测到的一个 FRB 正在加强这种奇怪现象确实起源于其他星系的说法，而不是来自衰老的恒星碰撞，而是来自年轻的恒星爆发。这些发现发表在《自然》杂志上（《大众科学》是自然出版集团的一部分）。
不列颠哥伦比亚大学天体物理学家 Kiyoshi Masui 和他的同事测量了 FRB 被涂抹的无线电波，估计其来源远达 60 亿光年之外。但他们并没有止步于此，他们还测量了它的极化，即它在空间中传播时的方向，以及穿过特别密集的等离子体区域所造成的涂抹不对称性。FRB 的极化像一个开瓶器一样扭曲，表明无线电波穿过了一个强大的磁场，而它的不对称涂抹表明它也穿过了一个“散射区域”，即发射后不久的厚等离子体屏蔽——这很可能是它在另一个星系中出现的线索。
Masui 说：“我们的主要结果是，爆发的源被一个具有磁场和稠密气体的区域包围，类似于恒星形成的星云、超新星遗迹或星系的中心区域。”这种环境往往孕育着几种年轻、高度活跃的脉冲星，而不是衰老的中子星和白矮星，使得前者成为这种特定 FRB 最可能的祖先。
第二项研究，由马克斯·普朗克射电天文研究所的天体物理学家大卫·查皮恩及其同事提交给《英国皇家天文学会月刊》，再次打击了依赖衰老恒星之间的一次性碰撞的 FRB 模型。该研究报告了在帕克斯发现的一个 FRB，它爆发了一次，然后又爆发了一次。
查皮恩说：“我们有一个爆发，然后是几毫秒的间隔，然后是另一个同样大而短的爆发。”双爆发很难与中子星或白矮星的合并相协调，人们认为中子星或白矮星的合并会导致两个碰撞物体几乎瞬间被摧毁——在碰撞产生的短暂、急剧的爆发之后，剩下的东西不多，无法产生第二次后续爆发。
双爆发可能是由一颗超大质量恒星坍缩形成黑洞、标准脉冲星产生的巨大无线电脉冲，或磁星上“星震”产生的巨大耀斑产生的——磁星是一种罕见的具有极强磁场的脉冲星。
第三项研究，由加州理工学院天体物理学家什里尼瓦斯·库尔卡尼及其同事于 11 月 30 日上传到 arXiv 预印本存储库，研究了去年由使用波多黎各阿雷西博射电望远镜的团队宣布的 FRB。与 Masui 及其同事一样，库尔卡尼的团队在 FRB 的特性中发现了明显的证据，表明它是在稠密、磁化的等离子体区域附近发射的，可能是一个遥远星系中的恒星形成星云。库尔卡尼最喜欢的罪魁祸首是什么？来自磁星的巨大爆发。
保持简单？
即便如此，确定性仍然难以捉摸。“我们正在考虑在自己的星系中没有直接看到的罕见事件，”查皮恩承认道。“我们正在观察我们看到的现象，并询问它们是否很少会以更高的能量发生。”
出于这个原因，康奈尔大学的天体物理学家詹姆斯·科尔德斯喜欢保持他的 FRB 理论简单。他更喜欢将 FRB 解释为来自相对普通的脉冲星的巨大脉冲，而不是来自外来磁星星震的产物。科尔德斯说，附近蟹状星云中的一颗脉冲星会定期发射非常大的脉冲，尽管没有人看到它产生足够大的脉冲来产生 FRB——但还没看到。“脉冲星的好处在于有很多脉冲星可以研究，”科尔德斯说——在可观测的宇宙中有超过一千万亿颗。有了这些数字，每颗中子星每 100 亿年只产生一个巨大脉冲就可以解释 FRB 的估计流行率。然而，更现实地说，科尔德斯说，这种脉冲无法清晰地看到整个宇宙。“这意味着你只需要每个物体产生更多的巨大脉冲，这意味着这些东西必须重复。”但是，到目前为止，还没有发现重复的 FRB，尽管几个团队正在努力寻找它们及其宿主星系。
FRB 简单、常见来源的诱惑使一些研究人员提出，它们根本不是宇宙现象，而是来自银河系和其他非常近的星系中的相当普通的耀斑恒星。但根据《自然》杂志研究的合著者兼西弗吉尼亚大学天体物理学家莫拉·麦克劳林表示，这种模型与她的团队对 FRB 被厚等离子体区域不对称涂抹的测量结果不符。麦克劳林指出，他们 FRB 周围的等离子体云至少是地日距离的十倍——比包围典型恒星的等离子体鞘大一个数量级。“这排除了耀斑恒星的起源，”麦克劳林说。“我确实相信我们非常接近解决这个谜团。”
其他研究人员对此并不确定。哈佛大学天体物理学家、耀斑恒星模型的支持者艾维·勒布说，《自然》杂志的研究绝不是故事的结局。勒布说，如果散射 FRB 无线电波的等离子体实际上靠近 FRB 源，“那么支持宇宙起源的最初论点——即散射发生在星系际空间——就消失了。”他承认，没有人见过耀斑恒星周围出现非常大的等离子体云，但也没有人见过竞争模型所需的非常大的磁星星震或巨大脉冲。
勒布说：“大自然通常比理论家更富有想象力。”“我真的希望 FRB 来自外来的宇宙来源，但现在我们必须收集更多数据并测试更保守的替代方案。”11 月，勒布和他的学生本·马加利特向《英国皇家天文学会月刊》提交了一篇论文，提出了一种确定 FRB 距离的新方法，以帮助彻底解决这个谜团。
帮助在 2007 年发现 FRB 的研究人员洛里默说，未来还会有更多的惊喜。查皮恩及其同事观测到的双爆发几乎肯定不是由碰撞的中子星产生的，但理论家已经表明，似乎有很多方法可以产生 FRB。“可能存在多个种群，”洛里默说，研究人员可能很快就会发现它们，这要归功于使用射电望远镜阵列进行的强化搜索以及使用太空望远镜进行的伺机多波长观测。“显而易见的是，”他说，“FRB 的整个领域现在正在爆炸式地发展。”