59.5小时，1652次！ FAST打破快速射电暴观测纪录

2007年，快速射电暴（Fast Radio Burst，FRB）首次被发现时，天文学家对它一无所知，从未有任何理论预言过它的存在。这种来自宇宙深处的暴发可以在几毫秒内闪现又消失。虽然每天都会有多个FRB从各个方向向地球奔来，但它们大多都是单独发生，难以捕捉。

天文学家提出了各种想法来解释FRB，从旋转中子星的巨型磁暴发，到宇宙大爆炸遗留的宇宙弦，甚至还有正在进行星际跳跃的外星飞船。

近日，一个国际研究团队在《自然》杂志刊文称，他们利用500米口径球面射电望远镜（FAST）探测到了一组有史以来最大的FRB数据集。根据论文，他们共探测到了1652次FRB，超过了以往所有文献记载次数的总和。所有这些短暂而明亮的暴发都来自30亿光年外一个矮星系中的一个未知FRB源。除了显著增加目前已知的FRB总数以外，此次观测到的FRB能量分布范围也非常大，同时具有一定的统计特征，为FRB谜一般的起源提供了新的线索。

惊人发现源自首个重复FRB源

直到2016年，天文学家才发现第一个重复的FRB源，并将其命名为FRB 121102。统计表明，不断增长的FRB记录中，大约有20%会重复出现（即同一个位置至少出现了2次FRB）。FRB 121102则是迄今为止被研究得最透彻的FRB源，它位于一个年轻恒星正在形成的星系中。FRB 121102的行为很难预测，其行为通常被描述为具有“季节性”。在FAST之前，科学家曾用其他望远镜从这个源发现了约350个FRB。

上述论文第一作者、FAST首席科学家李菂表示，由于FAST前所未有的灵敏度，它能捕捉到其他望远镜无法观测的低能量脉冲。当该团队在FAST调试阶段进行观测测试时，他们发现FRB 121102正处在活跃期，时常发出明亮的脉冲。所以，他们决定每天抽出一小时对其进行观测。结果证明，暴发比预期的密集得多。有时，大约每30秒就有一次FRB发生。从2019年8月29日到10月29日，他们用59.5小时的观测时间共检测到了1652次FRB。

本次发现的1652个FRB分为两种：一种能量较高、一种能量较低。美国西弗吉尼亚大学的天文学家邓肯·洛里默表示，这可能是由两种不同的物理机制导致的。

然而，目前尚不清楚这些机制是什么。即便如此，因为这些FRB释放出的能量如此之高，总能量达到了一颗磁陀星（一种磁场极强的中子星）可用能量的3.8%，并且这个源并没有表现出任何较短的周期性，这表明源在旋转或在固定的轨道上运转。李菂认为，他的团队已经基本排除了FRB 121102来自一个孤立致密天体（如旋转中子星或者一个黑洞）的可能性。

不过除此之外，也存在着不同的观点。中国科学技术大学的理论物理学家戴子高表示，FRB 121102仍然可能是一颗磁陀星，这是一种具有极强表面磁场的特殊中子星。当磁陀星的外层在星体磁场突然变化的压力下发生改变时，它就会发生“星震”。就像板块运动或小行星撞击都能引起的地球上的地震一样。“当磁陀星时常被周围的小行星撞击时，它就可能发生多次星震，这也是FRB 121102可能存在的一个场景。”戴子高解释说。

仍需更多样本解开FRB形成之谜

“FAST非常适合对重复源进行深入分析。”洛里默说道。虽然并非为了寻找FRB而设计，但FAST极高的灵敏度能让它观测到其他望远镜有可能错过的天文现象。也正因如此，对于FRB研究而言，FAST最好和其他望远镜配合使用，比如加拿大氢强度图谱实验射电望远镜（CHIME），其具有广阔的视野，非常善于发现从头顶各个方向射来的FRB。

李菂表示，FAST将会继续监测FRB 121102，同时调查其他重复源。他还透露，他的团队正在研究一个尚未公开的源，它的行为比FRB 121102“更激进”。

洛里默表示，尽管我们已经观测到了很多FRB现象，但FRB理论仍然很不成熟，下一步应尽可能多地确定这些FRB源所在的星系，就像李菂团队一样尽可能多地对单个系统进行深度分析，或许还需要发现更多激烈重复源和激进的独立FRB，科学家们才可能在短时间内解开FRB的形成之谜，并为研究这种高能、短期天体物理现象，打开一扇崭新的窗口。

（王昱编译，据《环球科学》）