加拿大的一架射电望远镜探测到 535 次快速射电暴，一次性将已知这类短暂、高能现象的数量增加了三倍。这项期待已久的成果表明，这些神秘事件有两种截然不同的类型——大多数射电暴是单次事件，少数是周期性重复的，平均持续时间至少长十倍。
这些发现有力地表明，快速射电暴可能是至少两种不同天体物理现象的结果。“我认为这真的确定了它们之间存在差异，”研究合著者、麻省理工学院（位于剑桥）的天体物理学家清增井 (Kiyoshi Masui) 说。
可用数据的 overnight jump 让射电天文学界陷入了狂热。“我今天早上醒来，发现我的所有 Slack 频道都挤满了讨论这些论文的人，”劳拉·斯皮特勒 (Laura Spitler) 说，她是德国波恩马克斯·普朗克射电天文学研究所的天体物理学家，她于 2016 年使用现已坍塌的波多黎各阿雷西博望远镜共同发现了第一个重复射电暴。
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加拿大氢强度测绘实验 (CHIME) 在其运行的第一年（2018 年至 2019 年）收集了这些事件。该团队于 6 月 9 日在美国天文学会的一次虚拟会议上宣布了他们的结果，并在在线知识库 arXiv 上发布了四篇预印本。
重复源和单次源
CHIME 望远镜位于不列颠哥伦比亚省的彭蒂克顿附近，它是一架没有移动部件的望远镜。它由四个半管天线组成，每个天线长 100 米。在任何给定时间，它都会观测头顶天空的一条狭窄区域。但是，随着地球自转，望远镜扫描天空，数字处理芯片收集其信号以形成图像。
CHIME 最初的构想是绘制宇宙中物质的分布图，但在其设计中添加了一套复杂的额外电子设备，以便它也可以接收快速射电暴。斯皮特勒回忆说，该领域的许多工作人员一直对该望远镜探测射电暴的潜力持怀疑态度，但最新的公告证明了它的正确性。“他们实际上正在实现他们的预测，”斯皮特勒说。“这非常令人印象深刻。”
尽管对于是什么原因导致快速射电暴的结论尚未最终确定，但 CHIME 的结果似乎巩固了至少存在两种不同类型的观点。在探测到的 535 个射电暴中，有 61 个是“重复源”——它们来自 18 个已被多次观察到发射射电暴的源。这两组射电暴在持续时间上有所不同，单次事件要短得多。重复源的发射频率频带也比单次射电暴窄得多。
“到目前为止，这是最令人信服的证据，表明存在两个族群，”斯皮特勒说。
到目前为止，这方面的证据并不充分：一些天文学家认为，非重复射电暴可能只是重复源，只是没有被观测足够长的时间以再次看到它们爆发。“这并不意味着这种现象截然不同，但有可能，”增井补充道。
快速射电暴往往会在一秒或更长时间内被探测到。但是，这种持续时间具有误导性：当信号穿过数百万光年的太空时，星系际物质倾向于将无线电波涂抹在整个频谱上，这种现象称为色散。因此，与较高频率的无线电波相比，较低频率的无线电波到达地球的时间可能会延迟几秒钟。研究人员计算得出，在源头，射电暴的发射通常仅持续毫秒。在那段时间里，射电暴的源头可以发射出比太阳在相当长的时间内多 5 亿倍的能量。
波长色散的程度粗略地表明了无线电波必须传播多远。到目前为止，所有射电暴都被证明起源于其他星系，只有一个事件发生在银河系中。
CHIME 团队报告说，射电暴的来源似乎均匀地分布在天空中。只有少数可以追溯到任何特定的星系。
起源理论
近年来，研究人员监测了一些过去产生过射电暴的天空区域，并在某些情况下看到它们以规律的周期性重新出现。例如，斯皮特勒和她的合作者在 2016 年发现的“重复源”具有大约一天的活动周期——每小时发射几次射电暴——并且每 160 天重复一次。
这种规律的重复提供了一些关于可能是什么原因导致射电暴的线索。斯皮特勒说，一种可能的解释是，当一颗高度磁化的中子星在椭圆轨道上围绕一颗普通恒星运行时，可能会发生重复源。当这颗中子星周期性地靠近其伴星时，射电暴可能是由其磁场散射高能恒星风引起的。
另一方面，非重复源可能是灾难性事件的结果，例如中子星的碰撞，或年轻中子星（称为磁星）中的磁暴。银河系事件与一颗已知的磁星有关。但是，上个月报道的一项发现对磁星理论提出了质疑，该发现是来自 M81 星系中一个“球状星团”的射电暴。球状星团是密度很高的古老恒星集合，被认为不太可能存在磁星。
2007 年首次发现快速射电暴对研究人员来说是一个震惊，增井回忆说，多年来只知道少数几个。理论家们提出了大量的可能解释，当时的笑话是，理论的数量超过了实际事件的数量。现在，CHIME 扭转了这种趋势，他说：“我认为理论家们追不上我们了。” 而这第一个射电暴目录仅仅是个开始：自从收集到这些结果以来，该团队继续探测到更多的快速射电暴，并将在未来几年内发布它们。
本文经许可转载，最初于 2021 年 6 月 10 日首次发表。