罕見的周期性快速射電暴，它的信号源真面目為何？關于快速射電暴還有哪些未解之謎？

簡介：天文學家首次發現一個快速的無線電爆發，該信号被命名為FRB180916.J0158 65，以每隔16.35天的周期重複。因其周期重複性追溯到其位于5億光年外的一個螺旋星系邊緣，可能存在恒星質量的黑洞。其他FRB或可重複，但超出目前的檢測範圍。

我們确定快速射電暴(fast radio bursts, FRB)這一神秘深空信号的決定性特征之一便是它的不可預測性。貫穿宇宙的快速射電暴的發射沒有固定的節律或周期，沒有可辨别的模式，這都使人們很難對其進行研究。

圖1 快速射電暴 FRB

最近，天文學家第一次觀測到有規律重複的快速射電暴(FRB)。

每16.35天，叫做FRB180916.J0158 65的FRB信号遵循着相似的模式 。開始的四天内，它會每小時産生一次或兩次爆發。緊接着的12天内，它會趨于靜息。然後這一切會周而複始。

天文學家和加拿大氫強度測繪實驗室(CHIME)合作觀察了這一脈沖循環共409天。我們目前還不了解這一周期循環意味着什麼，但這是解開快速射電暴(FRB)之謎的又一線索。這一研究工作的預稿已預收錄到arXiv(一個收集物理學、數學、計算機科學、生物學論文預印本的網站)等待同領域其他專家的審查。

FRB是一個至今都沒有得到全面解釋的令人着迷的宇宙奧秘。

簡而言之，FRB是無線電頻譜上的一次巨大的能量爆發，其最多持續幾毫秒。在這個時間段内，FRB可以釋放出相當于數億個太陽的能量。

大多數FRB隻爆發一次，并且無法被再次探測。這一特點使得追蹤FRB來源星系的工作非常困難。有些FRB會産生重複的無線電爆發，但是其規律紊亂不可預測。這類信号重複的FRB更容易被追蹤到來源星系，但是它至今沒有讓我們揭開FRB的真相。

去年，合作者加拿大氫強度測繪實驗室(CHIME)宣布他們探測到了八個極強的信号重複的FRB。這一發現使得150個FRB數據庫中信号重複的FRB總數達到了10個(另一篇文獻報道将這個數字刷新到了11).

FRB 180916.J0158 65就在去年新發現的8個信号重複的FRB中。起初除了信号重複爆發，它并沒有表現出任何特殊點。但随着CHIME繼續将望遠鏡對着天空觀測，一個重複的信号模式出現了。

這是非常激動人心的發現，因為它為FRB 180916.J0158 65起源的模拟預測和試驗提供了新的信息。

“發現呈周期16.35天重複的FRB信号源是揭示FRB本質的重要線索”，研究者們在他們的論文中寫道。

其它呈現出周期性的天體往往是雙星系統——恒星和黑洞。16.35天很可能是一個軌道周期，發射FRB的天體隻在軌道的特定部分面對地球發射FRB。

FRB 180916.J0158 65是為數不多的被追蹤到來源星系的FRB之一。它位于距離我們5億光年外的一個漩渦星系的邊緣區，是一個恒星形成的區域。這意味着FRB的來源不可能是超大質量黑洞，但有可能是一個恒星質量黑洞。

“在已知的恒星質量的緻密雙星系統中，單是軌道周期的限制條件仍允許伴星的質量在幾個數量級的範圍内波動：從‘黑寡婦’(BLACK WIDOW)這樣的低質量恒星伴脈沖星的雙星系統，到大質量O/B型恒星伴高偏心率軌道的脈沖星形成的雙星系統。‘黑寡婦’雙星系統包括一個低質量恒星和一個強大的毫秒脈沖星，以緻于它的風暴波及到伴星(雖然通常軌道周期隻有幾小時)。”研究者記述到。

圖 2 黑寡婦脈沖星"蠶食"伴星

總之，周期性阻斷FRB信号的要麼是來自伴星的風暴，要麼是來自黑洞的潮汐幹擾。

不過，我們也無法排除FRB信号源是一個單一的天體，比如磁星或X射線脈沖星，盡管研究者們注意到這種解釋難以與數據吻合。讓研究者們仍保留這一假設的原因是，這類天體的自轉軸擺動現象具有周期性，且沒有發現其它自轉軸擺動如此之慢的天體。

圖 3 磁星 Magnetar

除此，具有數天周期間隔的射電脈沖星信号強度比FRB弱了幾個數量級。因此，這一問題仍然迷霧重重。

但是還記得上文提到過的第十一個信号重複的FRB嗎？曾經發現它的天文學家認為它是單次爆發的，因為它的重複信号太微弱而導緻當時的初代探測設備無法檢測到。

這一發現啟示我們，可能還有更多信号重複的FRB，隻不過信号低于我們的檢測限。FRB 180916.J0158 65和其它FRB或多或少相似的事實也意味着其它信号重複的FRB可能也具有循環周期，隻不過我們目前還沒有探測到。

因此，接下來理所當然要繼續觀測FRB 180916.J0158 65一段時間。不過嘗試檢測其它的信号爆發是否也具有周期性也是非常有趣的課題。

研究者記述到：“未來的觀測手段，無論在亮度、偏振還是全波段，都可以區分出不同的模型，這是極其振奮人心的。這樣的手段用于其它重複信号的周期性探索，可以讓我們得知這一現象在宇宙中的普遍性”。

BY：Anonymity

FY：4×4=12(許文懷)

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