那是2015年11月5日，当时是加拿大蒙特利尔麦吉尔大学(McGill University)研究生的肖尔兹(Scholz)花了数年时间从世界上最大的射电望远镜中搜寻数据。从电脑屏幕上向后看，是一排排弯弯曲曲的线条，每一条都可能在夜空中闪现。突然，肖尔兹意识到其中一个看起来很眼熟。来自遥远星系的毫秒无线电波脉冲，强度为5亿太阳，这已经不是第一次了。
纽约康奈尔大学(Cornell University)的天文学家沙米·查特吉(Shami Chatterjee)说：“很明显，这是一件非常重要的事情。”在第一次发现这些被称为快速射电爆发(FRBs)的信号之后的十年里，我们不知道是什么会产生这些信号。存在各种各样的想法，从碰撞的中子星到将自己从里向外翻转的黑洞，再到来自外星航天器的激光。直到几个月前，我们的想法比我们实际检测的要多。
然而，寻找快速射电爆发来源的工作一直进展迅速，新的线索指向了一名不寻常的嫌疑物体，最新的射电望远镜预示着新的线索。即使没有很快确定确切的原因，这些神秘的爆炸仍然有助于照亮宇宙，让我们一瞥隐藏在宇宙最黑暗、最遥远的空间中的东西。
快速射电爆发并不罕见。他们一直从四面八方向我们倾泻而下。我们只是一直在与它擦肩而过，因为它们几乎一出现就消失了。2007年，西弗吉尼亚大学的邓肯·洛里默（Duncan Lorimer）和学生大卫·纳基维奇（David Narkevic）第一个找到了这样的快速射电爆。这两个人正在搜索存档的射电望远镜数据，这时他们看到一个奇怪的信号，他们寻找到一种完全不同的现象--脉冲星的旋转恒星。
据估计，持续不到5毫秒的洛里默爆发（即快速射电爆发）释放的能量相当于太阳在一个月内喷出的能量。这并不是这个信号唯一奇怪的地方。它的高频波比它的低频波早一秒到达，这使它呈现出一种奇怪的模糊外观，就像从棱镜中射出的彩虹一样。
由电子和其他粒子的光散射引起的这种拖尾被称为色散。你测量得越多，无线电信号通过的物质就越多，传播的距离也就越远。它本质上是一个内置的距离标记。根据对他们信号的色散测量，洛里默和他的同事估计它是从几十亿光年外的一个星系到达的。
神秘起源
快速射电爆发(FRBs)的神秘空间信号可能来自何处，有五种理论：
宇宙碎片:虽然重量级天体之间的碰撞不能解释重复的快速射电爆发，但一次性的事件可能追溯到此类碰撞事件。
黑洞：每个星系的中心都有一个超大质量的黑洞。当它们狼吞虎咽地吞食气体和尘埃时，有时会发射出辐射束，这些辐射束可以与粒子相互作用产生快速射电爆发。
彗星失落：一颗被体积小而密度极高的恒星吸引住的彗星，可能会分裂并发出无线电波。
外星人：一些理论家认为，快速射电爆发可能是用来为外星飞船上的光帆提供动力的射电光束的结果。
白洞：如果黑洞最终从内向外旋转，喷出物质而不是吸收物质，它们可能会以一种产生快速射电爆发的方式释放被捕获的物质。
这个信号是如此的强大，而且显然是经过了很好的传播，以至于许多天文学家很难相信它是真的。但是在过去的12年里，射电望远镜已经探测到了更多的快速射电爆发，所有这些快速射电爆发的色散测量都表明了银河系外起源。然而，对于是什么产生了它们，人们几乎没有达成共识。
荷兰射电天文学研究所(ASTRON)的天文学家艾米莉·彼得罗夫(Emily Petroff)说：“像这样的神秘现象很少见。这些东西是如此短暂，似乎来自如此遥远的地方，它们背后的引擎一定是我们银河系中无法比拟的东西。不管它是什么，我们以前从来没有见过这样的东西。”
由于可供借鉴的例子如此之少，我们所能知道的只有这么多。虽然色散为你提供了距离的粗略估计，但它不允许你精确定位宿主星系。这就是为什么肖尔兹在2015年的发现如此重要。有了重复信号，你就可以用更高分辨率的望远镜回到原来的位置，并更准确地确定源的位置。
这就是查特吉和他的同事在肖尔兹发送的电子邮件之后所做的事情，肖尔兹现在在加拿大彭蒂克顿附近的多米尼加射电天体物理天文台工作。在说服新墨西哥州的超大型阵列射电望远镜给他们观测时间后，他们标出了相关的天空区域。在长达100个小时的大部分时间里，他们一直在观望，等待着，什么也看不见。然后闪现！又来了，同一地点的另一个信号。
这是以天文学家劳拉·斯皮特勒(Laura Spitler)的名字命名的斯皮特勒爆发，劳拉于2012年11月2日第一次看到了它。它的正式名称是FRB121102。自从四年前开始对它进行定期监测以来，它已经出现了数百次。它爆发的时间似乎是随机的。即便如此，天文学家仍能利用它们来找出这些信号的来源。正如查特吉和其他人在2017年1月报告的那样，它们来自一个距离地球约30亿光年的矮星系。
一年后，阿姆斯特丹大学的杰森·赫塞尔斯(Jason Hessels)和他的同事们更仔细地观察了重复信号的无线电波在太空中传播时的扭曲方式，从而得到了更多关于它真实性质的线索。这种效应被称为法拉第旋转，是由磁场引起的。起初他们什么也没找到。但是，当他们扩大搜索范围以寻找更极端的影响时，他们发现：FRB121102的自转尺度如此之大，这表明它涉及的磁场比我们银河系中的任何磁场都要强许多倍，包括位于其中心的超大质量黑洞。
天文学家们现在正注视着常规的嫌疑物体，包括令人难以置信的强大的黑洞。但是没有办法知道他们中的哪一个能够产生这种现象，或者他们是不是共同协作产生快速射电爆发的。还有一个令人费解的疑问，那就是快速射电爆发所遇到的极端磁场可能来自于它们到达我们的途中的某种东西，而不是它们的起源就有的。
即使斯皮特勒爆发一次又一次地爆发，仍然没有足够的新发现。因此，2019年初，当一种名为“加拿大氢强度映射实验”(CHIME)的新型望远镜被宣布发现新的线索时，全世界的天文学家都兴奋不已。
CHIME被设计用来绘制早期宇宙中氢气体的三维地图，这些气体在无线电频率下发出微弱的光。当它建在彭蒂克顿附近的一个树木丛生的山谷中时，快速射电爆发追踪者意识到，它也将是狩猎他们的猎物的最佳选择。
CHIME与众不同的是它广阔的视野。大多数射电望远镜研究天空的一小部分，而这台望远镜每天扫描整个北半天球。这就产生了前所未有的数据，如果没有尖端算法的帮助，就不可能筛选出这样的数据。
2018年夏天，这架望远镜处于试运行阶段，这意味着它还没有完全投入使用。组件仍在安装中，系统的运行能力仅为其设计能力的一小部分。因此，快速射电爆发出现时，每个人都感到惊讶。
2019年初，麦吉尔大学(McGill University)的维多利亚·卡斯皮(Victoria Kaspi)说：“我们跟踪我们所看到的，然后有人注意到有两个在同一个位置。我们有了第二个重复信号。
名为FRB180814的新的重复信号表明，第一个重复信号不是侥幸。考虑到我们在第一批CIME检测到的爆震中发现了另一种情况，重复信号甚至可能是很常见的。
然而，更重要的是，这两种信号之间有着惊人的相似之处。每个探测器都有一系列的子脉冲，当它们通过探测器时，这些子脉冲从更高的频率向更低的频率移动。这种下降是如此相似，以至于当CHIME研究人员在最近的一次会议上介绍他们的结果时，他们认为他们看到的是错误的信号。
这种相似性使得赫塞尔斯探测到的高磁场更有可能是快速射电爆发起源的产物，而不是在它们所经历的旅程中产生的。
不可思议的磁性
一些理论家认为快速射电爆发是由高强度磁场产生的。它直接指向一类被称为磁星的中子星，其磁场强度是地球磁场强度的数百万亿倍。
地球磁场：0.5高斯。
商用磁铁：100高斯。
磁共振成像仪：70，000高斯。
最强人造磁体：10，000，000高斯。
典型中子星：1，000，000，000，000高斯。
磁星：1，000，000，000，000，000高斯。
目前，这一起源的主要怀疑对象是磁星，年轻的中子星是宇宙中最强大的磁体，产生的磁场比地球的强数百万倍。它们喷出电子和其他带电粒子，积累了巨大的轨道碎片云。根据纽约哥伦比亚大学的布瑞恩·梅茨格（Brian Metzger）和他的同事开发的一个模型。当每一次新耀斑中的物质与高度磁化的云发生碰撞时，冲击波就会在云的外缘激发电子，从而产生短暂的无线电波闪烁。
这种情况不仅会产生像我们所见过的那样随机定时的重复爆发，还可以解释个别信号中出现的明显的下移现象。梅茨格说：“随着每一次冲击波的减速，我们看到的无线电信号就会转移到更低的频率上。”
但还有更多。我们还没有针对第二个重复信号旋转测量，但是第一个重复信号高得离谱的读数与磁星理论非常吻合。综上所述，这正推动着许多研究人员朝着同一个方向前进。
尽管大多数人认为重复的快速射电爆发的子结构告诉了我们一些关于发射机制的信息，但其他人仍然认为这可能是爆炸穿越宇宙时穿过的物质造成的。也有可能有几个来源，一次性爆发与重复信号有不同的来源。彼得罗夫说：“人们越来越接受这样一种观点，即不需要一个理论解释所有东西。”
无论如何，磁星模型的好处在于它可以进行观测预测。首先，我们在未来看到的任何快速射电爆发都应该具有相同的频率下移模式。其次，它们应该来自那些已知能产生大量年轻恒星和新磁星的星系。查特吉说：“如果我们观察这些地方，并不断地发现快速射电爆发，这将给我们信心。”
我们现在需要的是更多的爆发.一旦它在今年正常运行，“CHIME”应该每天能看到几个。还有澳大利亚平方公里阵列，这是一个由36个无线电天线组成的网络，能够精确定位宿主星系，即使是一次性的快速射电爆发。查特吉说：“快速射电爆发的搜索正在进入一个新的阶段。这将是惊人的。”
但故事不会就此结束。如果我们能够收集足够大的样本，希望快速射电爆发能够回答一些关于宇宙历史和结构的有趣的基本问题。
其中之一就是所谓的失踪重子问题（宇宙明显缺少一大块普通物质）。它们是由被称为重子的粒子组成，这个物质应该占宇宙的5%。剩下的是暗物质和暗能量。但到目前为止，我们只发现了其中的一半。大多数人认为其余的都藏在星系之间广阔的空旷空间里。问题是，我们没有足够敏感的仪器来探测这些空洞，特别是因为它们所包含的东西必须是极其微小的。但是因为快速射电爆发在穿越太空的过程中穿越了宇宙中最黑暗的角落，他们应该能够作为探索这些神秘的宇宙空隙的探测器。
这就是射电爆发的美妙之处。通过对它们所通过的介质的信息进行编码，它们可以帮助我们计算出这些空隙包含多少普通物质，这是其他探测器无法进行的测量。西澳大利亚珀斯柯尔丁大学的吉恩·皮埃尔·麦克夸特（Jean-Pierre Macquart）说：“对星系间介质重离子分布的诊断将是快速射电爆发科学的基础。”
同样诱人的是，对快速射电爆发扭曲无线电波的详细研究将告诉我们遥远宇宙空隙中磁场的强度，这一前景同样诱人。目前，我们对这些领域的知识几乎为零。精确的测量可以告诉我们它们是否存在于宇宙最早的时刻，如果存在，它们在形成过程中起了什么作用。意大利博洛尼亚大学(University Of Bologna)的佛朗哥·瓦扎(Franco Vazza)表示：“如果我们能够证明，在大爆炸之后的这段膨胀时期，磁场就在那里，那么它们一定会成为任何宇宙学理论的重要组成部分。”
并不是说这样的测量将是微不足道的。快速射电爆发是由一个令人难以置信的强大的宇宙物体产生的，在它们前进的过程中遇到了各种各样的物质，所有这些都有助于我们在它们到达地球时所读到的分散和旋转措施。挑战将是如何将不同的组件分开，只有当新一代的射电望远镜探测到大量的快速射电爆发时，这才可能成为可能。
麦克夸特说：“这些东西已经存在了很多年了，我们推断每天有几千个这样的东西落在地球上。它们是令人惊异的宇宙奇幻小说。但即使我们永远不知道是什么在产生它们，它们也给了我们一种全新的方法来研究宇宙。现在是当天体物理学家的好时机！”
联系客服
