然而這個新信號相當(dāng)獨(dú)特，它持續(xù)時間長達(dá)3秒，這比一般的FRB長約1000倍。在這個窗口內(nèi)，研究小組檢測到了每0.2秒重復(fù)一次的無線電波爆發(fā)，具有明顯的周期性，類似于一顆跳動的心臟。

該信號被天文學(xué)家標(biāo)記為FRB 20191221A，是目前檢測到的持續(xù)時間最長的FRB，其具有最清晰的周期模式。

(相關(guān)資料圖)

該信號的源頭位于距離地球幾十億光年的一個遙遠(yuǎn)的星系中。雖然天體物理學(xué)家懷疑該信號可能來自射電脈沖星或磁星--兩者都是中子星的類型--極其密集、快速旋轉(zhuǎn)的巨大恒星的坍縮核心，但該信號的確切來源仍是一個謎。

MIT Kavli天體物理學(xué)和空間研究所的博士后Daniele Michilli表示：“宇宙中沒有多少東西能發(fā)出嚴(yán)格的周期性信號。我們知道在我們自己的星系中的例子是射電脈沖星和磁星，它們旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生類似于燈塔的光束發(fā)射。而我們認(rèn)為這個新的信號可能是一個磁星或脈沖星的類固醇。”

科學(xué)家團(tuán)隊(duì)希望從這個源頭探測到更多的周期性信號然后將其作為天體物理學(xué)時鐘。比如他們可以使用爆發(fā)的頻率及它們?nèi)绾坞S著源頭遠(yuǎn)離地球而變化來測量宇宙的膨脹速度。

這一發(fā)現(xiàn)已于當(dāng)?shù)貢r間7月13日發(fā)表在《自然》上，作者是CHIME/FRB合作組織的成員--包括MIT的共同作者Calvin Leung、Juan Mena-Parra、Kaitlyn Shin和Kiyoshi Masui以及Michilli（他先是作為麥吉爾大學(xué)的研究員，然后作為MIT的博士后領(lǐng)導(dǎo)了這一發(fā)現(xiàn)）。

“轟，轟，轟”

自從2007年發(fā)現(xiàn)第一個FRB以來，整個宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個類似的無線電閃光，最近的一次則是由加拿大氫氣強(qiáng)度繪圖實(shí)驗(yàn)(CHIME)發(fā)現(xiàn)。CHIME是一個由四個大型拋物面反射器組成的干涉式射電望遠(yuǎn)鏡，位于加拿大不列顛哥倫比亞省的多米尼克天體物理觀測站。

CHIME在地球旋轉(zhuǎn)時持續(xù)觀測天空，另外它還被設(shè)計(jì)用來接收宇宙最早期階段的氫氣所發(fā)出的無線電波。該望遠(yuǎn)鏡對快速射電暴也非常敏感，自從它在2018年開始觀測天空以來，CHIME已經(jīng)檢測到數(shù)百個從天空不同地方發(fā)出的FRB。

迄今為止觀察到的絕大多數(shù)FRB都是一次性的--超亮的無線電波爆發(fā)，持續(xù)幾毫秒就會消失。最近，研究人員發(fā)現(xiàn)了第一個周期性的FRB，它似乎發(fā)出了一個有規(guī)律的無線電波模式。這個信號由四天的隨機(jī)爆發(fā)窗口組成，然后每16天重復(fù)一次。這個16天的周期表明了一種周期性的活動模式，盡管實(shí)際的無線電暴的信號是隨機(jī)的而不是周期性的。

2019年12月21日，CHIME接收到一個潛在的FRB信號，這立即引起了正在掃描傳入數(shù)據(jù)的Michilli的注意。

“這很不尋常，”他回憶道，“它不僅非常長，持續(xù)約三秒鐘，而且有非常精確的周期性峰值，每隔幾分之一秒就發(fā)出一次--轟，轟，轟--就像心跳一樣。這是第一次信號本身是周期性的。”

輝煌的爆發(fā)

在分析FRB 20191221A的無線電暴的模式時，Michilli和他的同事發(fā)現(xiàn)跟我們銀河系中的無線電脈沖星和磁星的輻射有相似之處。無線電脈沖星是發(fā)射無線電波束的中子星，隨著恒星的旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)脈沖，而磁星由于其極端的磁場而產(chǎn)生類似的發(fā)射。

這個新信號跟我們自己銀河系脈沖星和磁星的無線電發(fā)射之間的主要區(qū)別是，F(xiàn)RB 20191221A的亮度似乎是它的100多萬倍。Michilli指出，這些發(fā)光的閃光可能來自于一個遙遠(yuǎn)的射電脈沖星或磁星，它通常在旋轉(zhuǎn)時亮度較低，但由于某種未知的原因，在CHIME幸運(yùn)地捕捉到的一個罕見的三秒鐘窗口中射出了一連串明亮的爆發(fā)。

“CHIME現(xiàn)在已經(jīng)探測到許多具有不同性質(zhì)的FRB。我們已經(jīng)看到一些生活在非常湍流的云層中，而其他的看起來像是在干凈的環(huán)境中。從這個新信號的特性來看，我們可以說，在這個源頭周圍，有一團(tuán)等離子體，一定是非常紊亂的，”Michilli說道。

天文學(xué)家希望從周期性的FRB 20191221A中捕捉到更多的爆發(fā)，這將可以幫助完善他們對其來源以及一般中子星的理解。

Michilli說道：“這次探測提出了這樣一個問題：什么會導(dǎo)致這種我們以前從未見過的極端信號以及我們?nèi)绾卫眠@種信號來研究宇宙。未來的望遠(yuǎn)鏡有望每月發(fā)現(xiàn)數(shù)以千計(jì)的FRB，到那時我們可能會發(fā)現(xiàn)更多這樣的周期性信號。”