听，来自地球十亿光年外的宇宙心跳声！神秘快速射电暴闪现
天文学家发现了持续时间比同类长1000倍的快速射电暴，可能来自遥远的中子星。
新研究表明磁陀星是来自遥远星系神秘快速射电暴的源头。（图源：NRAO/AUI/NSF）
天文学家发现了一个来自遥远星系的奇怪而持久的无线电信号。这一发现有助于天文学家最终确定快速无线电暴（FRBs）的来源。
大多数快速射电暴来自十亿光年外的星系无线电波爆发。快速射电暴在闪烁前仅持续几毫秒，犹如昙花一现。新射电波信号“FRB 20191221A”持续了近3秒，平均比其他射电波长1000倍，也是目前为止发现的具有最清晰频率模式的射电波。
丹尼尔·米歇尔（Daniele Michilli）是麻省理工大学卡夫利天体物理和空间研究所（Kavli Institute for Astrophysics and Space Research）的研究员。他表示，“FRB 20191221A与众不同，不仅是因为此次射电暴持续时间非常长，长达三秒，而且射电暴具有周期性的峰值，清晰可见，每一毫秒便会射出。嘭，嘭，嘭，像心跳一样。这是第一次发现有规律性的射电波信号。”
发现该猛烈、规律的快速射电暴团队包括来自加拿大氢强度测绘实验射电望远镜（CHIME）的研究人员。未来，研究人员会尝试捕捉来自同一源头的射电暴，这有助于更确切地揭露引发了这些快速射电暴的原因。
另外，由于FRB 20191221A具有高度可靠的周期性，研究人员希望能够将它作为“天体物理时钟”。随着射电暴源头逐渐远离地球，射电暴的频率会将会出现变化，这些变化可用于测量宇宙的膨胀。
一位艺术家对某快速射电暴接近地球所做的印象画，不同颜色代表不同波长。（图源：北京天文馆Jingchuan Yu）
自2007年首次发现以来，快速射电暴对天文学家来说一直是个谜团。天文学家已经能够追踪这些射电波的源头星系，但还未能发现准确的发射源头。
天文学家认为发射快速射电暴的主要嫌疑人是中子星——射电脉冲星和磁坨星。这一发现似乎印证了理论的正确性。
米歇尔表示：“宇宙中能发射如此有规律信号的物体真没多少。在我们的星系中，已知的类似例子便是射电脉冲星和磁坨星，它们旋转，就像灯塔一样射出电波。我们认为这个新信号可能来自射电脉冲星或磁坨星。
射电脉冲星是旋转快速、爆发高强度辐射的中子星，而磁坨星是具有极强磁场的恒星遗迹。大质量恒星到达生命终点、耗尽核聚变燃料、不再能支撑自身对抗引力坍缩后，各种类型的中子星便会形成。而后引发在大型超新星爆发，留下一块宇宙遗迹，即一颗中子星。中子星密度极高，一茶匙中子星组成材料重达8.8万亿磅（3.9万亿千克）。
总的来说，FRB 20191221A研究有助于天体物理学家更好地了解天体。
FRB探测研究的未来是光明的
2019年12月21日，CHIME首次探测到FRB 20191221A信号。米歇尔观察传入数据时，立即发现其不同寻常的性质。
麻省理工大学研究人员和米歇尔团队一起分析了这一来自遥远星系的信号模型，他们发现信号射出和银河系射电脉冲星和磁坨星有相似之处。
然而，FRB 20191221A与我们银河系内的这些物体发出的信号之间有一个关键区别，前者比后者亮度高出一百万倍。
米歇尔认为，FRB 20191221A的高亮度闪光可能表明发射它们的射电脉冲星或磁星通常要暗淡得多。这可能意味着某种未知的机制或事件导致它在一个不寻常的三秒窗口内发射出一系列明亮的爆发。
CHIME是一个由四个大型抛物面反射器组成的干涉射电望远镜，它在地球自转时持续扫描天空，并且幸运地位于合适的位置捕捉到了这个罕见的爆发。
夜晚的CHIME射电望远镜（图源：Andre Rendard/CHIME Collaboration）
CHIME对捕捉到快速射电暴并不陌生，自2018年开始运行，CHIME已经探测到上百次类似FRB。
米歇尔说道，“CHIME现在已经探测到许多具有不同特性的FRB。我们看到有些FRB存在于非常湍流的云层中，而其他的则看起来像是在干净的环境中。根据FRB 20191221A的特性，我们可以说在这个信号源附近，有一团等离子体云非常湍流。"
米歇尔补充道，未来的望远镜每月能够探测上千的快速射电暴，希望像FRB 20191221A有规律的信号可能也会在其中出现。
米歇尔总结，“这次探测引发了一些问题：导致我们从未见过的这种极端信号的原因是什么？我们又该如何利用这一信号研究宇宙？”
BY:Robert Lea
FY:朱思颖Haily
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