天文学家探测到距地球数十亿光年的无线电“心跳”| 麻省理工学院新闻

麻省理工学院的天文学家以及加拿大和美国的大学已经从一个遥远的星系探测到一种奇怪的、持续的无线电信号，该信号似乎以惊人的规律闪烁。

该信号被归类为快速射电暴，或 FRB——一种来自未知天体物理来源的极其强大的无线电波爆发，通常最多持续几毫秒。 然而，这个新信号持续时间长达 3 秒，比平均 FRB 长约 1,000 倍。 在这个窗口内，研究小组检测到无线电波的爆发，每 0.2 秒重复一次，具有明显的周期性模式，类似于心跳。

研究人员将信号 FRB 命名为 20191221A，它是目前运行时间最长的 FRB，具有迄今为止检测到的最清晰的周期性模式。

信号源位于距离地球数十亿光年的遥远星系中。 这个来源到底是什么仍然是个谜，尽管天文学家怀疑这个信号可能是由射电脉冲星或磁星发出的，这两种都是中子星——巨星的非常致密、快速旋转的核心。

“宇宙中没有多少东西能发出严格的周期性信号，”麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所的博士后研究员 Danielle Micheli 说。 “我们在银河系中知道的一个例子是无线电和磁脉冲星，它们旋转并产生类似信标的发射。我们认为这个新信号可能是磁星或掺杂脉冲星。”

该团队希望从这个来源中发现更多的周期性信号，然后可以将其用作天体物理时钟。 例如，爆发的频率以及它们如何随着源远离地球而变化，可用于测量宇宙的膨胀率。

今天在该杂志上报道了这一发现 脾气本性并由 CHIME/FRB 协作的成员撰写，包括麻省理工学院的合著者 Calvin Leung、Juan Mina-Barra、Caitlin Shen 和 Kiyoshi Masui 在麻省理工学院，以及首先作为研究员领导这一发现的 Micheli。大学，然后在麻省理工学院做博士后。

“轰，轰，轰”

自 2007 年首次发现 FRB 以来，已在整个宇宙中检测到数百个类似的射电闪光，最近一次是由加拿大氢强度测绘实验或 CHIME 进行的，这是一种干涉射电望远镜，由位于 Dominion 的四个大型抛物面反射器组成。 加拿大不列颠哥伦比亚省的射电天体物理天文台。

CHIME 在地球自转时不断监测天空，其设计目的是在宇宙的早期阶段接收氢发射的无线电波。 该望远镜也恰好对快速射电暴敏感，自 2018 年开始观测天空以来，CHIME 已检测到数百个从天空不同部分发出的快速射电暴。

迄今为止观察到的绝大多数快速射电暴都是一次性的——超亮的无线电波爆发，在闪烁前持续几毫秒。 最近，研究人员发现 第一 FRB . 巡逻 它似乎会发出规律的无线电波。 该信号包含一个为期四天的随机突发窗口，然后每 16 天重复一次。 这 16 天的周期表明活动的循环模式，尽管实际的射频信号是随机的而不是周期性的。

2019 年 12 月 21 日，CHIME 接收到来自可能的 FRB 的信号，这立即引起了正在检查传入数据的 Michilli 的注意。

“这很不寻常，”他回忆道。 “它不是很长，持续了大约三秒钟，但有非常准确的周期性峰值，每毫秒发出一次——砰、砰、砰——就像心跳一样。这是信号本身第一次出现周期性。”

神奇的爆发

在分析 FRB 20191221A 的射电爆发模式时，Mitchell 及其同事发现与我们银河系中射电和磁脉冲星的发射有相似之处。 射电脉冲星是发射无线电波束的中子星，随着恒星的旋转而出现脉动，而磁星由于其强磁场而产生类似的发射。

来自银河系中脉冲星和磁层的新信号和无线电发射之间的主要区别在于，FRB 20191221A 的亮度似乎要亮一百万倍。 明亮的闪光可能来自遥远的射电脉冲星或磁星，当它旋转时通常不太亮，并且由于某种未知的原因释放了一连串明亮的爆炸，在一个罕见的三秒窗口中，CHIME 幸运地捕捉到了，Micheli 说。

“CHIME 现在已经发现了许多具有不同特性的 FRB，”Micheli 说。 “我们已经看到一些生活在非常湍流的云中，而另一些则似乎生活在干净的环境中。从这个新信号的特征来看，我们可以说在这个源周围，有一团等离子体云，一定是非常湍流的。”

天文学家希望捕捉到额外的周期性 FRB 20191221A 爆发，这有助于提高他们对来源以及一般中子星的了解。

“这一发现提出了一个问题，即是什么导致了我们以前从未见过的这种极端信号，以及我们如何利用这种信号来研究宇宙，”Micheli 说。 “未来的望远镜有望每月探测到数千个 FRB，届时我们可能会发现更多这些周期性信号。”

这项研究得到了加拿大创新基金会的部分支持。