加拿大的一架射電望遠鏡探測到 535 次快速射電暴，一次性將已知這類短暫、高能現象的數量增加了三倍。這項期待已久的成果表明，這些神秘事件有兩種截然不同的型別——大多數射電暴是單次事件，少數是週期性重複的，平均持續時間至少長十倍。
這些發現有力地表明，快速射電暴可能是至少兩種不同天體物理現象的結果。“我認為這真的確定了它們之間存在差異，”研究合著者、麻省理工學院（位於劍橋）的天體物理學家清增井 (Kiyoshi Masui) 說。
可用資料的 overnight jump 讓射電天文學界陷入了狂熱。“我今天早上醒來，發現我的所有 Slack 頻道都擠滿了討論這些論文的人，”勞拉·斯皮特勒 (Laura Spitler) 說，她是德國波恩馬克斯·普朗克射電天文學研究所的天體物理學家，她於 2016 年使用現已坍塌的波多黎各阿雷西博望遠鏡共同發現了第一個重複射電暴。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。 透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
加拿大氫強度測繪實驗 (CHIME) 在其執行的第一年（2018 年至 2019 年）收集了這些事件。該團隊於 6 月 9 日在美國天文學會的一次虛擬會議上宣佈了他們的結果，並在線上知識庫 arXiv 上釋出了四篇預印本。
重複源和單次源
CHIME 望遠鏡位於不列顛哥倫比亞省的彭蒂克頓附近，它是一架沒有移動部件的望遠鏡。它由四個半管天線組成，每個天線長 100 米。在任何給定時間，它都會觀測頭頂天空的一條狹窄區域。但是，隨著地球自轉，望遠鏡掃描天空，數字處理晶片收集其訊號以形成影像。
CHIME 最初的構想是繪製宇宙中物質的分佈圖，但在其設計中添加了一套複雜的額外電子裝置，以便它也可以接收快速射電暴。斯皮特勒回憶說，該領域的許多工作人員一直對該望遠鏡探測射電暴的潛力持懷疑態度，但最新的公告證明了它的正確性。“他們實際上正在實現他們的預測，”斯皮特勒說。“這非常令人印象深刻。”
儘管對於是什麼原因導致快速射電暴的結論尚未最終確定，但 CHIME 的結果似乎鞏固了至少存在兩種不同型別的觀點。在探測到的 535 個射電暴中，有 61 個是“重複源”——它們來自 18 個已被多次觀察到發射射電暴的源。這兩組射電暴在持續時間上有所不同，單次事件要短得多。重複源的發射頻率頻帶也比單次射電暴窄得多。
“到目前為止，這是最令人信服的證據，表明存在兩個族群，”斯皮特勒說。
到目前為止，這方面的證據並不充分：一些天文學家認為，非重複射電暴可能只是重複源，只是沒有被觀測足夠長的時間以再次看到它們爆發。“這並不意味著這種現象截然不同，但有可能，”增井補充道。
快速射電暴往往會在一秒或更長時間內被探測到。但是，這種持續時間具有誤導性：當訊號穿過數百萬光年的太空時，星系際物質傾向於將無線電波塗抹在整個頻譜上，這種現象稱為色散。因此，與較高頻率的無線電波相比，較低頻率的無線電波到達地球的時間可能會延遲幾秒鐘。研究人員計算得出，在源頭，射電暴的發射通常僅持續毫秒。在那段時間裡，射電暴的源頭可以發射出比太陽在相當長的時間內多 5 億倍的能量。
波長色散的程度粗略地表明瞭無線電波必須傳播多遠。到目前為止，所有射電暴都被證明起源於其他星系，只有一個事件發生在銀河系中。
CHIME 團隊報告說，射電暴的來源似乎均勻地分佈在天空中。只有少數可以追溯到任何特定的星系。
起源理論
近年來，研究人員監測了一些過去產生過射電暴的天空區域，並在某些情況下看到它們以規律的週期性重新出現。例如，斯皮特勒和她的合作者在 2016 年發現的“重複源”具有大約一天的活動週期——每小時發射幾次射電暴——並且每 160 天重複一次。
這種規律的重複提供了一些關於可能是什麼原因導致射電暴的線索。斯皮特勒說，一種可能的解釋是，當一顆高度磁化的中子星在橢圓軌道上圍繞一顆普通恆星執行時，可能會發生重複源。當這顆中子星週期性地靠近其伴星時，射電暴可能是由其磁場散射高能恆星風引起的。
另一方面，非重複源可能是災難性事件的結果，例如中子星的碰撞，或年輕中子星（稱為磁星）中的磁暴。銀河系事件與一顆已知的磁星有關。但是，上個月報道的一項發現對磁星理論提出了質疑，該發現是來自 M81 星系中一個“球狀星團”的射電暴。球狀星團是密度很高的古老恆星集合，被認為不太可能存在磁星。
2007 年首次發現快速射電暴對研究人員來說是一個震驚，增井回憶說，多年來只知道少數幾個。理論家們提出了大量的可能解釋，當時的笑話是，理論的數量超過了實際事件的數量。現在，CHIME 扭轉了這種趨勢，他說：“我認為理論家們追不上我們了。” 而這第一個射電暴目錄僅僅是個開始：自從收集到這些結果以來，該團隊繼續探測到更多的快速射電暴，並將在未來幾年內釋出它們。
本文經許可轉載，最初於 2021 年 6 月 10 日首次發表。