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?！?/p>

科學(xué)家團(tuán)隊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)度繪圖實驗(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?！?/p>

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)以千計的FRB，到那時我們可能會發(fā)現(xiàn)更多這樣的周期性信號?！?/p>