這個動畫展示了快速的射電爆發在地球上出現和消失。(圖片鳴謝:uux.cn/t . Jarrett(IPAC/加州理工)；NRAO薩克斯頓/AUI/國家科學基金會)
（神秘的系還地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：快速射電爆發——比整個星系還要亮的短暫能量爆發——仍然是個謎。以下是短暫電暴我們對FRB的了解和不了解。
快速射電爆發(FRB)是什快速射一種強烈的無線電波爆炸，可以釋放出相當于太陽三天所釋放的比整爆能量——但時間只有千分之一秒。這些事件的個星個謎大部分仍然是神秘的。
FRB來自天空各處，系還頻率約為1400赫茲，短暫電暴盡管有些頻率低至400到800赫茲。什快速射一些科學家估計，比整爆地球上空每天會隨機出現10，個星個謎000個FRB。系還然而，短暫電暴大多數FRB只能持續幾毫秒，什快速射當它們的能量到達地球時，它比從月球發射并在地球上檢測到的手機信號弱1000倍。因為這些信號如此微弱和短暫，FRB很難被發現。
因此，許多關于FRB的信息仍然是未知的。科學家們不知道到底是什么導致了FRB。提議的候選者包括磁星，具有強大磁場的快速旋轉中子星；融合了被稱為白矮星的暗淡致密的恒星殘骸；坍縮中子星，或稱“閃電星”；和碰撞的星系。
然而，一些關于FRB的事情是確定的。首先，它們的來源本身必須是高能量的，當它們旅行時，這些短暫的無線電波爆炸可以收集關于宇宙環境的信息，比如它們穿過的星際氣體云。這使得研究FRB成為想要繪制宇宙地圖的天文學家們迫切關注的問題。
快速無線電突發常見問題
藝術家對快速無線電波到達地球的印象，顏色代表不同的波長。(圖片鳴謝:uux.cn/北京天文館景川余)
什么是快速無線電突發信號？
快速射電爆發是在無線電波頻率中看到的明亮而短暫的電磁輻射(光)爆發。它們通常持續千分之一秒。有些FRB會重復，但絕大多數只會發生一次，然后永遠消失。
是什么導致了快速射電爆發？
科學家們并不確定是什么導致了快速射電爆發，但他們提出了一些可能的懷疑，包括被稱為磁星的高磁性中子星，碰撞的中子星雙星，以及合并的白矮星。
快速射電爆發的威力有多大？
在它們的源頭，快速射電爆發具有很大的能量:在一毫秒內，一些FRB可以爆發出相當于太陽在三個地球日內發出的能量。然而，因為它們來自數十億光年之外，FRB在行進中會失去能量，所以當它們到達地球時，它們的能量要小得多。當射電望遠鏡發現來自地球的FRB時，信號強度類似于來自月球的手機信號。
快速射電爆發發現
澳洲的巴夏禮天文臺在2001年首次探測到一個爆發自銀河系的衛星星系小麥哲倫云的FRB。然而，這一事件直到2007年才被發現，當時天體物理學家鄧肯·洛里梅和他的同事在天文臺的檔案數據中發現了它。
同年，洛里梅和他的同事在一篇論文中將FRB描述為“起源于河外的明亮毫秒射電爆發”。第一個公認的FRB后來以他的名字命名為“洛里梅爆發”,但它被正式命名為FRB 010724。洛里梅爆發持續了大約5毫秒，并且沒有重復，仍然是迄今為止探測到的最亮的FRB之一——這一點已經通過進一步的研究得到了證實。
第二個被探測到的FRB——基恩爆發，或FRB 010621——是在2011年巴夏禮多波束脈沖星調查的數據中觀測到的。
2012年，波多黎各的阿雷西博天文臺(Arecibo Observatory)發現了第一個重復的FRB，命名為FRB 121102。這一發現證實，至少在某些情況下，這些強大的輻射爆炸源在那次發射中幸存了下來。這排除了許多災難性的FRB模型，或者至少排除了罕見的重復性FRB模型。
這張圖片顯示了巴夏禮射電望遠鏡正在接收一個FRB信號。(圖片來源:uux.cn/史文朋天文制作公司)
FRB 121102似乎來自30億光年以外的星系，它的發現也很重要，因為它標志著除了巴夏禮天文臺以外的望遠鏡首次發現了FRB。這有助于確認這些事件不是澳大利亞天文臺特有的環境怪癖的結果。
根據加州理工學院的說法，第二年，“快速射電爆發”一詞被創造出來描述這種類型的事件。
雖然這些FRB是最先被發現的，但它們絕不是最早出現的FRB。2022年6月，天文學家使用澳大利亞平方公里陣列探路者，一種由36個12米(39英尺)天線組成的無線電干涉儀，發現了一個源于130億光年之外的FRB。這使得被命名為FRB 20220610A的爆發成為FRB見過的最遙遠——也是最早的——有可能在宇宙不到10億歲時發起。
然而，并非所有的FRB都如此疏遠。上面描述的FRB——以及迄今為止發現的絕大多數FRB——起源于銀河系之外的星系。所以另一個重要的發現是發現了在我們自己的星系中出現的這樣一個爆炸事件。
這次爆發被命名為FRB 200428，于2020年4月被加拿大氫強度測繪實驗(CHIME)和瞬態天文無線電發射2號調查(STARE2)發現，這是一個由加利福尼亞州和猶他州的三個無線電天線組成的陣列。它只持續了1.5毫秒，從僅3萬光年之外的地方出現，朝著我們銀河系的中心。
迄今為止見過的最長的FRB是FRB 20191221A，它是科學家在2019年使用CHIME首次發現的。這種FRB持續了三秒鐘，比一般的FRB長了大約1000倍。它也有周期性的峰值，發現者將其比作宇宙的“心跳”
快速射電爆發會重復嗎？
重復和非重復FRB之間有明顯的區別。
自從它們被發現以來，已經觀察到超過1000個FRB。根據麥吉爾大學的數據，直到2017年，即發現洛里梅爆發10年后，只發現了140個FRB。多虧了CHIME，僅在2021年就發現了令人難以置信的535個FRB。
迄今為止發現的絕大多數FRB是不重復的。例如，在535個探測到鐘聲FRB的集群中，只有18個是重復的。2023年4月，利用CHIME，天文學家將已知重復FRB的數量從25個增加到50個。
重復FRB的缺乏，加上它們極其短暫的性質，使這些爆發的起源一直籠罩在神秘之中，因為天文學家無法使用第二個實例來更好地確定FRB來自哪里。
一些研究人員認為，FRB星表可能缺少重復的FRB，僅僅是因為我們研究天空的時間還不夠長，不足以檢測到許多重復出現的事件。然而，重復的FRB似乎在某些方面不同于非重復的FRB。例如，根據麥吉爾大學的說法，重復FRB似乎持續更長時間，但比非重復FRB在更窄的無線電波頻率范圍內出現，這表明重復和非重復FRB來自不同的來源。
是什么導致了快速射電爆發？
天文學家并不完全確定是什么導致了快速射電爆發，但有一些關于其來源的線索。因為FRB只持續幾毫秒，所以它們可能來自非常緊湊的對象；光必須在FRB達到峰值然后消失的同一時間內穿過物體。FRB的能量表明他們可能坐在暴力和充滿能量的環境中。
這些線索使科學家們提出致密恒星殘余，如白矮星和中子星，作為FRB來源的候選。FRB的一個主要來源是磁星，這是一種快速旋轉的中子星，擁有已知宇宙中最強大的磁場。
像所有的中子星一樣，磁星誕生于大質量恒星在其生命末期，當核聚變的燃料耗盡時坍縮。恒星的外層脫落，留下一個質量與太陽相當的恒星核心。這坍縮到地球上一個城市的寬度，留下了一個直徑超過12到20英里的恒星殘骸——中子星。
但因為角動量在物理學中是守恒的，這種快速收縮也導致中子星“旋轉起來”，并以每秒700次的速度旋轉。它還將垂死恒星的磁場線擠壓得更近，更近的磁場線意味著更強的磁場。所有的中子星都有很強的磁性，但是大約1%的中子星擁有已知宇宙中最強的磁場，這些被稱為磁星。根據美國宇航局的說法，磁星的磁場可能比地球的磁氣圈強一千萬億倍。這些強大的磁場可能導致磁星爆發，進而導致FRB。
磁星的圖解說明，它是發射FRB的主要嫌疑犯。(圖片來源:uux.cn/NASA)
這個起源模型的有力證據來自2020年，當時銀河系無線電波爆炸FRB 200428被追蹤到磁星SGR 1935+2154。這項探測工作背后的團隊還發現，FRB 200428與X射線爆發相對應，這表明有利于磁星爆發和耀斑引起的電磁輻射脈沖的發射模型可能是FRB的原因。研究人員說，磁星將在這次發射中幸存下來，這可以解釋為什么一些FRB會重復出現。
中子星的碰撞和隨后的合并也被認為是FRB的一個可能來源。當中子星相互撞擊時，這種碰撞留下了一個高度磁化的“超大質量致密物體”，它迅速坍縮成黑洞，噴射出超大質量黑洞前身物體的磁層，從而導致FRB。
這個想法得到了2022年探測到的一個FRB的支持，這個FRB似乎與中子星合并發出的引力波有關。這種合并將是一次性事件，可能會導致不重復的財務報告準則。然而，這無法解釋為什么有些財務報告準則會重復。
根據行星協會的說法，另一個可能的“崩潰場景”是關于FRB的產生，與“閃電”有關。這種強烈的無線電波爆發是由一顆超大質量中子星的突然坍縮引起的，這顆中子星本應立即坍縮成黑洞，但卻受到了自身快速旋轉的保護。
白矮星是當像太陽這樣的低質量恒星耗盡核聚變所需的氫時形成的，當它們碰撞和合并時，可能會產生高度磁化的恒星。這些碰撞也可能引發稱為Ia型超新星的宇宙爆炸，如果這些超新星和FRB之間存在聯系，就可以發現這種爆炸。也有可能白矮星與中子星的碰撞產生了磁星，導致了FRB。
根據行星協會的說法，一種外部的可能性表明，FRB實際上并不來自銀河系以外的來源，而來自河外來源的外觀是在這些射電爆發穿過恒星周圍厚厚的等離子體介質時產生的。這將意味著FRB是銀河系中閃耀恒星的結果，如果FRB被發現與我們銀河系中的變星有關，這一點就可以得到證明。但是這種聯系還沒有顯現出來。
快速無線電突發專家問答
我們就快速射電爆發問題采訪了科廷大學天體物理學碩士研究生亞歷克斯·莫羅亞努。
亞歷克斯·莫羅亞努天體物理學家
Alex Moroianu是科廷大學的天體物理學碩士畢業生。2023年3月，Moroianu在《自然》雜志上發表了一篇論文，幫助解開了圍繞快速射電爆發的一些謎團。
你的研究如何與快速射電爆發聯系起來？
我們的研究集中在測試快速射電爆發的源頭。目前，主要的候選源是年輕活躍的磁星(高磁化中子星)。
還有其他可能的快速射電爆發源嗎？
快速射電爆發的特性——即中繼器和非中繼器之間的差異——意味著可能有多個來源。致密天體合并(即黑洞和/或中子星之間的合并)長期以來被認為是潛在的FRB源。
如何證明黑洞合并和快速射電爆發之間的聯系？
我們的研究尋找這種致密天體合并發出的引力波和快速射電爆發之間的巧合，以調查它們是否相關。然而，重要的是要注意，如果發現它們是相關的，緊湊對象合并只能解釋大約1%的FRB。那是非常聰明的復讀生。因此，我們仍然需要調用活躍的磁星和其他潛在的來源來解釋其余的99%左右。
為什么快速射電爆發被認為是神秘的？
快速射電爆發是神秘的，因為即使我們在過去的幾十年里探測到了數百次，我們仍然不能完全確定它們來自哪里！
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