一台新的望远镜揭示了寻找强大而神秘的射电暴的天体物理来源的重要线索。加拿大的氢强度测绘实验 (CHIME) 望远镜于去年秋天在不列颠哥伦比亚省的一个偏远地点启用，它发现了一个比以往任何探测都频率更低的新的射电暴。这项新发现应该有助于深入了解这种奇异的明亮信号的神秘起源，并预示着一个新时代的到来，在这个时代，人们将发现并研究成千上万的射电暴。
快速射电暴 (FRB) 是能量爆发，持续时间仅为一秒钟的一小部分，但在无线电波长下可以比半个太阳还要明亮。FRB 于 2007 年首次被识别，它们在天空中随机出现，它们的光芒如此短暂，以至于科学家们一直在努力追踪它们的明显来源。在之前已知的 35 次射电暴中，只有一次被发现重复—为天文学家提供了进行更详细研究的机会，并证实一些 FRB 必定来自某种程度上能够在产生如此强烈能量所需的极端事件中幸存下来的来源。这个重复的 FRB 最终被追踪到一个遥远的矮星系内恒星形成剧烈的区域。然而，所有其他的 FRB 仍然是引人入胜的一次性事件，尽管天文学家努力观察更多的重复。
CHIME 有望改变这一切。它的四个 100 米长的圆柱形反射器旨在创建可观测宇宙大部分区域的氢气三维地图，但也可以作为强大的 FRB 探测器。大多数望远镜研究天空的一小部分，而 CHIME 每天扫描整个北半球天区，每 15 分钟间隔研究每个区域。“这是 CHIME 的真正关键，”麦吉尔大学的 CHIME 合作成员帕特里克·博伊尔说。“没有人拥有如此大的视场。”
支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
如此广阔的天空视野可能很快就会提供比天文学家容易处理的更多的 FRB 数据。根据同样在麦吉尔大学的 CHIME 研究员 Shriharsh Tendulkar 的说法，该望远镜每天应该探测到 1 到 10 个 FRB，在给定年份内揭示多达 3,500 个 FRB。
“非常像 FRB”
7 月 25 日，CHIME 探测到现在标记为 FRB 180725A 的射电暴，并在 8 月 1 日宣布了它的发现。CHIME 的首次 FRB 尤其令人感兴趣，因为它是在比其任何前身都低的频率下探测到的。尽管大多数 FRB 都是在 800 兆赫 (MHz) 到 1 吉赫 (GHz) 的频率范围内探测到的，但 CHIME 的信号降至低至 580 MHz—比之前的记录保持者 FRB 低 100 MHz 以上。而且由于 CHIME 对无线电天空的调查低至 400 MHz，它可能很快就会在更低的频率下产生额外的 FRB。
CHIME 对相对低频无线电波的强调使一些科学家怀疑该仪器是否会发现 FRB，康奈尔大学天文学家 Shami Chatterjee 说，他不是 CHIME 团队的成员。有些人认为，FRB 根本不会在如此低的频率下发射可探测到的信号。“在 CHIME 启动之前，人们非常担心。如果他们启动它，但实际上看不到任何 FRB 怎么办？” Chatterjee 说。“我认为这已经解决了。”
自去年 11 月以来，CHIME 一直在研究夜空，逐渐扩大其视野和有效性。它在最新的开发周期开始几天后就识别出了新信号，这让 CHIME 团队感到惊讶。“我们最初都感到惊讶和怀疑，”麦吉尔大学的 CHIME 合作者 Emmanuel Fonseca 说。在其观测过程中，CHIME 每秒生成 13,000 吉比特的数据—海量原始数据，团队仍在努力驯服。他们知道，可能会发生错误。但是对数据和望远镜运行情况的仔细审查迅速使团队确信信号是真实的。“这个 FRB 非常像 FRB，我们都非常兴奋，”Fonseca 说。
由于 CHIME 以比其他仪器更低的频率探测 FRB，因此它应该有助于研究人员更好地了解 FRB 的无线电波在穿过太空时如何与星际物质和磁场相互作用。“这对于它们的能量有多大以及 FRB 是如何产生的非常重要，”荷兰射电天文学研究所 ASTRON 的研究员 Emily Petroff 说，她与 CHIME 无关。“CHIME 能够探测到这个较低频率域的事实真的很有用。它向我们展示了 FRB 可以达到的最低频率的新限制。”
值得注意的是，当望远镜发现 FRB 180725A 时，它远未达到满负荷运转，使用的传感器不到可用传感器的一半，Boyle 说。当完全运行时，它应该通过每天探测多个射电暴来改变 FRB 研究领域。先前观察到的 FRB 应该会迅速被 CHIME 的发现所超越，从而为科学家提供更多机会来研究和理解这些令人费解的闪光。“探测到 [35] 个 FRB 花了十多年，而 CHIME 准备在很短的时间内基本上打破这个数字，”Fonseca 说。
研究人员尤其渴望 CHIME 发现其他重复的 FRB，以便将它们与已知的唯一重复者进行比较。可能是所有 FRB 都会重复，因为它们共享一个共同的、普遍的天体物理起源；或者，也许只有一些会重复，这暗示宇宙有许多产生 FRB 的方式—有些是自毁的，有些不是。“由于 [CHIME] 每天覆盖如此巨大的视场，因此找到重复射电暴的机会要高得多，”Maura McLaughlin 说。她是西弗吉尼亚大学的研究员，她一直在使用绿岸望远镜在天空的小针孔状区域中寻找低频 FRB。尽管她与另一个团队合作，但她对新的探测感到兴奋。“在观测的最初几个月内，我们将知道大多数 FRB 是否会重复。”
一个令人费解的来源
不了解 FRB 的来源并没有阻止科学家进行推测。根据 McLaughlin 的说法，对于任何给定的 FRB，最受欢迎的解释是脉冲星，这是一种致密的恒星核，像灯塔一样旋转，只是速度快得多。“[FRB 信号] 看起来很像射电脉冲星脉冲，它们只是比我们星系中脉冲星的脉冲更亮，”她说。
我们自己星系中的脉冲星在大多数 FRB 被观测到的频率下已经很亮了，但这些熟悉的脉冲星在 CHIME 现在才开始探测的较低频率下甚至更亮。CHIME 从其位于北半球高处的有利位置可以看到大约三分之二的先前识别出的 FRB，使其能够以比以往任何时候都低的能量水平检查重复器。“对于 FRB，如果它们在较低频率下也更亮，那就很有趣了，”Petroff 说。“这将与我们自己星系中的脉冲星群有更直接的联系。”她补充说，也可能 CHIME 根本不会发现很多低频 FRB—这不会排除脉冲星作为潜在来源的可能性，但可能会使它们失宠。其他可能的解释包括灾难性事件，例如中子星碰撞、脉冲星坍缩形成黑洞或来自“磁星”—具有极端磁场的脉冲星—的特别猛烈的耀斑。
CHIME 和其他即将到来的仪器迟早应该有助于解开快速射电暴之谜。“凭借它们联合的力量，我们将在未来几年内发现数千个 FRB，”Petroff 说。“CHIME 标志着这个时代的开始，我认为这真的很令人兴奋。”