【{$randkws}】比整个星系还要亮的短暂能量爆发，什么是快速射电暴仍然是个谜？ - {$web_name} 尽管有些频率低至400到800赫兹

这个动画展示了高效的射电爆发在地球上呈现和消失。(图片鸣谢:uux.cn/t . Jarrett(IPAC/加州理工)；NRAO萨克斯顿/AUI/全国科学基金会)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：高效射电爆发——比全部星系还要亮的短暂能量爆发——依然是个谜。以下是我们对FRB的知晓和不知晓。
高效射电爆发(FRB)是一种强烈的无线电波爆炸，可以释放出相当于太阳三天所释放的官方电商大促专题能量——但时间只有千分之一秒。这些事情的大若干依然是神秘的。
FRB来自天空各处，频率约为1400赫兹，尽管有些频率低至400到800赫兹。一些科学家估计，地球上空每天会随机呈现10，000个FRB。但是，大多数FRB只能持续几毫秒，当它们的能量到达地球时，它比从月球发射并在地球上测试到的移动电话通讯弱1000倍。由于这些通讯如此微弱和短暂，FRB很难被察觉。
所以，许多有关FRB的信息依然是未知的。科学家们不得知到底是什么导致了FRB。提议的候选者含有磁星，具有强大磁场的高效旋转中子星；融合了被称为白矮星的暗淡致密的恒星残骸；坍缩中子星，或称“闪电星”；和碰撞的回顾悬疑片快报星系。
但是，一些有关FRB的事情是确定的。先是，它们的来源本身必须是高能量的，当它们旅行时，这些短暂的无线电波爆炸可以收集有关宇宙生态的信息，比如它们穿过的星际气体云。这使得探究FRB变成想要绘制宇宙地图的天文学家们迫切留意的难题。
高效无线电突发普遍难题

艺术家对高效无线电波到达地球的印象，颜色代表各异的波长。(图片鸣谢:uux.cn/北京天文馆景川余)
什么是高效无线电突发通讯？
高效射电爆发是在无线电波频率中目睹的明亮而短暂的电磁辐射(光)爆发。它们通常持续千分之一秒。有些FRB会重复，但绝大多数只会发生一次，然后永远消失。
是什么导致了高效射电爆发？
科学家们并不确定是什么导致了高效射电爆发，但他们提出了一些或许的怀疑，含有被称为磁星的高磁性中子星，碰撞的中子星双星，以及合并的白矮星。
高效射电爆发的威力有多大？
在它们的源头，高效射电爆发具有很大的能量:在一毫秒内，一些FRB可以爆发出相当于太阳在三个地球日内发出的权威纪录片消息能量。但是，由于它们来自数十亿光年之外，FRB在行进中会失去能量，所以当它们到达地球时，它们的能量要小得多。当射电望远镜察觉来自地球的FRB时，通讯强度相似于来自月球的移动电话通讯。
高效射电爆发察觉
澳洲的巴夏礼天文台在2001年首次探测到一个爆发自银河系的卫星星系小麦哲伦云的FRB。但是，这一事情直到2007年才被察觉，当时天体物理学家邓肯·洛里梅和他的同仁在天文台的档案资料中察觉了它。
同年，洛里梅和他的同仁在一篇论文中将FRB刻画为“起源于河外的明亮毫秒射电爆发”。第一个公认的FRB后来以他的名字命名为“洛里梅爆发”,但它被官方命名为FRB 010724。洛里梅爆发持续了大约5毫秒，并且没有重复，依然是迄今为止探测到的最亮的FRB之一——这一点已然经由进一步的探究得到了证实。
第二个被探测到的FRB——基恩爆发，或FRB 010621——是在2011年巴夏礼多波束脉冲星调研的资料中观测到的。
2012年，波多黎各的阿雷西博天文台(Arecibo Observatory)察觉了第一个重复的FRB，命名为FRB 121102。这一察觉证实，至少在某些状况下，明星动态快报这些强大的辐射爆炸源在那次发射中幸存了下来。这排除了许多灾难性的FRB模型，或者至少排除了少见的重复性FRB模型。

这张图片显示了巴夏礼射电望远镜正接收一个FRB通讯。(图片来源:uux.cn/史文朋天文制作企业)
FRB 121102似乎来自30亿光年以外的星系，它的察觉也很重大，由于它标志着除了巴夏礼天文台以外的望远镜首次察觉了FRB。这有助于证实这些事情不是澳大利亚天文台特有的生态怪癖的结局。
依据加州理工学院的说法，第二年，“高效射电爆发”一词被创造出来刻画这种类型的事情。
尽管这些FRB是最先被察觉的，但它们绝不是最初呈现的FRB。2022年6月，天文学家使用澳大利亚平方公里阵列探路者，一种由36个12米(39英尺)天线组成的无线电干涉仪，察觉了一个源于130亿光年之外的FRB。这使得被命名为FRB 20220610A的爆发变成FRB见过的最遥远——也是最初的——有或许在宇宙不到10亿岁时发起。
但是，并非所有的FRB都如此疏远。上面刻画的FRB——以及迄今为止察觉的绝大多数FRB——起源于银河系之外的星系。所以另一个重大的察觉是察觉了在我们自己的星系中呈现的这样一个爆炸事情。
这次爆发被命名为FRB 200428，于2020年4月被加拿大氢强度测绘评测(CHIME)和瞬态天文无线电发射2号调研(STARE2)察觉，这是一个由加利福尼亚州和犹他州的三个无线电天线组成的阵列。它只持续了1.5毫秒，从仅3万光年之外的地方呈现，朝着我们银河系的中心。
迄今为止见过的最长的FRB是FRB 20191221A，它是科学家在2019年使用CHIME首次察觉的。这种FRB持续了三秒钟，比普通的FRB长了大约1000倍。它也有周期性的峰值，察觉者将其比作宇宙的“心跳”
高效射电爆发会重复吗？
重复和非重复FRB之间有显著的区别。
自从它们被察觉以来，已然观察到超过1000个FRB。依据麦吉尔大学的资料，直到2017年，即察觉洛里梅爆发10年后，只察觉了140个FRB。多亏了CHIME，仅在2021年就察觉了令人难以置信的535个FRB。
迄今为止察觉的绝大多数FRB是不重复的。例如，在535个探测到钟声FRB的集群中，只有18个是重复的。2023年4月，运用CHIME，天文学家将已知重复FRB的数量从25个增多到50个。
重复FRB的缺乏，加上它们极其短暂的性质，使这些爆发的起源一直笼罩在神秘之中，由于天文学家无法使用第二个实例来更好地确定FRB来自哪里。
一些探究人员觉得，FRB星表或许缺少重复的FRB，仅仅是由于我们探究天空的时间还不够长，不足以测试到许多重复呈现的事情。但是，重复的FRB似乎在某些方面各异于非重复的FRB。例如，依据麦吉尔大学的说法，重复FRB似乎持续更长时间，但比非重复FRB在更窄的无线电波频率范围内呈现，这表明重复和非重复FRB来自各异的来源。
是什么导致了高效射电爆发？
天文学家并不完全确定是什么导致了高效射电爆发，但有一些有关其来源的线索。由于FRB只持续几毫秒，所以它们或许来自相当紧凑的对象；光必须在FRB达到峰值然后消失的同一时间内穿过物体。FRB的能量表明他们或许坐在暴力和充满能量的生态中。
这些线索使科学家们提出致密恒星残余，如白矮星和中子星，身为FRB来源的候选。FRB的一个首要来源是磁星，这是一种高效旋转的中子星，拥有已知宇宙中最强大的磁场。
像所有的中子星一样，磁星诞生于大品质恒星在其生命末期，当核聚变的燃料耗尽时坍缩。恒星的外层脱落，留下一个品质与太阳相当的恒星核心。这坍缩到地球上一个都市的宽度，留下了一个直径超过12到20英里的恒星残骸——中子星。
但由于角动量在物理学中是守恒的，这种高效收缩也导致中子星“旋转起来”，并以每秒700次的速度旋转。它还将垂死恒星的磁场线挤压得更近，更近的磁场线意味着更强的磁场。所有的中子星都有很强的磁性，但是大约1%的中子星拥有已知宇宙中最强的磁场，这些被称为磁星。依据美国宇航局的说法，磁星的磁场或许比地球的磁气圈强一千万亿倍。这些强大的磁场或许导致磁星爆发，进而导致FRB。

磁星的图解说明，它是发射FRB的首要嫌疑犯。(图片来源:uux.cn/NASA)
这个起源模型的有力证据来自2020年，当时银河系无线电波爆炸FRB 200428被追踪到磁星SGR 1935+2154。这项探测岗位背后的团队还察觉，FRB 200428与X射线爆发相对应，这表明有利于磁星爆发和耀斑引发的电磁辐射脉冲的发射模型或许是FRB的缘由。探究人员说，磁星将在这次发射中幸存下来，这可以阐释为什么一些FRB会重复呈现。
中子星的碰撞和接着的合并也被觉得是FRB的一个或许来源。当中子星相互撞击时，这种碰撞留下了一个高度磁化的“超大品质致密物体”，它迅速坍缩成黑洞，喷射出超大品质黑洞前身物体的磁层，从而导致FRB。
这个想法得到了2022年探测到的一个FRB的扶持，这个FRB似乎与中子星合并发出的引力波有关。这种合并将是一次性事情，或许会导致不重复的财务报表准则。但是，这无法阐释为什么有些财务报表准则会重复。
依据行星协会的说法，另一个或许的“崩溃场景”是有关FRB的形成，与“闪电”有关。这种强烈的无线电波爆发是由一颗超大品质中子星的忽然坍缩引发的，这颗中子星本应马上坍缩成黑洞，但却受到了自身高效旋转的保护。
白矮星是当像太阳这样的低品质恒星耗尽核聚变所需的氢时形成的，当它们碰撞和合并时，或许会形成高度磁化的恒星。这些碰撞也或许引发称为Ia型超新星的宇宙爆炸，假如这些超新星和FRB之间存在联系，就可以察觉这种爆炸。也有或许白矮星与中子星的碰撞形成了磁星，导致了FRB。
依据行星协会的说法，一种外部的或许性表明，FRB实际上并不来自银河系以外的来源，而来自河外来源的外观是在这些射电爆发穿过恒星周围厚厚的等离子体介质时形成的。这将意味着FRB是银河系中闪耀恒星的结局，假如FRB被察觉与我们银河系中的变星有关，这一点就可以得到证明。但是这种联系还没有显现出来。
高效无线电突发专家问答
我们就高效射电爆发难题访谈了科廷大学天体物理学硕士探究生亚历克斯·莫罗亚努。
亚历克斯·莫罗亚努天体物理学家
Alex Moroianu是科廷大学的天体物理学硕士毕业生。2023年3月，Moroianu在《自然》杂志上发表了一篇论文，合作解开了围绕高效射电爆发的一些谜团。
你的探究如何与高效射电爆发联系起来？
我们的探究集中在评测高效射电爆发的源头。当下，首要的候选源是年轻活跃的磁星(高磁化中子星)。
还有其他或许的高效射电爆发源吗？
高效射电爆发的特性——即中继器和非中继器之间的差异——意味着或许有多个来源。致密天体合并(即黑洞和/或中子星之间的合并)持久以来被觉得是潜在的FRB源。
如何证明黑洞合并和高效射电爆发之间的联系？
我们的探究寻找这种致密天体合并发出的引力波和高效射电爆发之间的巧合，以调研它们是否有关。但是，重大的是要注意，假如察觉它们是有关的，紧凑对象合并只能阐释大约1%的FRB。那是相当聪明的复读生。所以，我们依然需要调用活跃的磁星和其他潜在的来源来阐释其余的99%左右。
为什么高效射电爆发被觉得是神秘的？
高效射电爆发是神秘的，由于即使我们在过去的几十年里探测到了数百次，我们依然不能完全确定它们来自哪里！