中国500米口径球面射电望远镜FAST发现的快速射电暴

　　中国500米口径球面射电望远镜FAST发现的快速射电暴FRB 190520

　　据cnBeta：在射电天文学中，快速射电暴（FRB）是一种短暂的射电脉冲，其长度从几分之一秒到几毫秒不等，由一些尚未被发现的神秘的高能天体物理过程引起。天文学家估计，平均而言，FRB在一毫秒内释放的能量相当于太阳在3天内释放的能量。Duncan Lorimer和他的学生David Narkevic在2007年发现了第一个FRB，它通常被称为Lorimer Burst。从那时起，许多其他的FRB已经被探测到。其中一个被称为FRB 180916的快速射电暴极为神秘，因为它每隔16.35天就会有规律地进行脉冲。

　　现在，天文学家发现了仅有的第二个高度活跃、重复的快速射电暴的例子，在射电暴之间有一个较弱但持续的紧凑射电发射源。这一发现提出了关于这些神秘天体的性质的新问题，也提出了它们作为研究星系间空间性质的工具的有用性。科学家们利用美国国家科学基金会的卡尔·G.扬斯基甚大阵列（VLA）和其他望远镜来研究这个在2019年首次发现的天体。

　　这个被称为FRB 190520的天体是由中国的500米口径球面射电望远镜（FAST）发现的。该天体的一次爆发发生在2019年5月20日，并在同年11月该望远镜的数据中被发现。用FAST进行的后续观测表明，与许多其他FRB不同，它发出的无线电波是频繁的、重复的爆发。

　　2020年用VLA进行的观测确定了该天体的位置，这使得用夏威夷的斯巴鲁望远镜进行的可见光观测显示，它位于距离地球近30亿光年的一个矮星系的外围。VLA的观测还发现，该天体在爆发之间不断发射出较弱的无线电波。

　　加州理工学院的Casey Law说：“这些特征使这个看起来很像第一个FRB，它的位置在2016年就被确定了--也是由VLA确定的。这一发展是一个重大突破，提供了关于FRB的环境和距离的第一个信息。然而，它的重复爆发和爆发之间的持续无线电发射的组合，来自一个紧凑的区域，使2016年发现的天体——称为FRB 121102，与所有其他已知的FRB不同，直到现在。”

　　“现在我们有两个这样的，这带来了一些重要的问题，”Law说。Law是一个国际天文学家小组的成员，在《自然》杂志上报告了他们的发现。

　　FRB 190520和FRB 121102以及其他所有的差异加强了早先提出的一种可能性，即可能有两种不同的FRB。

　　“那些重复的和不重复的是否不同？”西弗吉尼亚大学（WVU）的研究生Kshitij Aggarwal说：“那些持续的无线电发射呢--这很常见吗？”

　　天文学家建议，可能有两种不同的机制产生FRB，或者产生FRB的天体在其演化的不同阶段有不同的作用。FRB来源的主要候选者是大质量恒星作为超新星爆炸后留下的超密集中子星，或具有超强磁场的中子星，称为磁星。

　　FRB 190520的一个特点使人们对FRB作为研究其与地球之间物质的工具的有用性产生了疑问。天文学家经常分析中间物质对遥远天体发出的无线电波的影响，以了解这种脆弱物质本身。当无线电波通过含有自由电子的空间时，就会出现这样的效果。在这种情况下，高频率的波比低频率的波传播得更快。

　　这种效应被称为Dispersion，可以通过测量来确定天体和地球之间空间的电子密度；或者，如果电子密度是已知的或假定的，则可以提供对天体距离的大致估计。这种效果经常被用来对脉冲星进行距离估计。

　　这对FRB 190520不起作用。基于宇宙膨胀引起的星系光的多普勒频移，对距离的独立测量将该星系置于离地球近30亿光年的地方。然而，该爆发的信号显示出一定量的分散，通常表明距离大约为80亿至95亿光年。

　　Aggarwal说：“这意味着在FRB附近有很多物质，这将混淆任何试图用它来测量星系间气体的尝试。”他补充说：“如果其他的也是这种情况，那么我们就不能指望用FRB作为宇宙的标尺了。”

　　天文学家推测，FRB 190520可能是一个 “新生儿”，仍然被留下中子星的超新星爆炸所喷出的致密物质所包围。随着这些物质最终消散，爆发信号的分散性也会下降。他们说，在“新生儿”的情况下，重复的爆发也可能是较年轻的FRB的特征，并随着年龄的增长而减少。

　　“FRB领域现在发展得非常快，每月都有新的发现出来。然而，巨大的问题仍然存在，而这个天体正在为我们提供有关这些问题的挑战性线索，”西弗吉尼亚大学的Sarah Burke-Spolaor说。