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原作：Emmanuel Fonseca
翻译：唐佳欣
校译：杨欣冉 金振坤
编排：简稚珉
后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳
原文链接：https://astronomy.com/news/2021/06/discovery-of-535-new-fast-radio-bursts-helps-shed-light-on-their-mysterious-origins
在天文学领域，快速射电暴是一个新潮而迷人的焦点话题。研究人员刚刚发布了 500 多起新观测到的快速射电暴的数据，使检测到的事件总数翻了两番。
来自宇宙各处的神秘快速射电暴正受到越来越多的关注。
Credit: ESO/M. Kornmesser, CC BY-SA
2021 年 6 月 9 日，我（本文作者Emmanuel Fonseca，下文同）和我的同事宣布发现了 535 个快速射电暴，我们使用加拿大氢强度测绘实验望远镜 （CHIME）探测到了这些爆发。在 2018 年和 2019 年间探测到的这些来自遥远宇宙的射电暴仅持续几毫秒，但却异常猛烈，比如一个典型的事件在一毫秒内释放的能量与太阳在许多天里释放的能量一样多。
快速射电暴是天体物理学中一个新兴的研究课题，在我们的新目录发布之前科学家们只发现了大约 150 起速射电暴。为了理解这些事件人们已经做了很多工作，但这些来自宇宙深处的射电暴仍然像 2007 年首次被发现时一样神秘。简单地说：没有人知道究竟是什么孕育了它们。
每一个新捕捉到的事件都让像我这样的天体物理学家有机会更多地了解这些奇怪的宇宙现象。而且，随着这种情况的发生，一些天文学家已经开始使用快速射电暴作为研究宇宙本身的得力工具。
快速射电暴是来自遥远宇宙的非常强大的能量爆发。
Credit: BlackJack3D/E+ via Getty Images
01
什么是快速射电暴？
恰如其名，“快速射电暴”指的是遥远宇宙中突然出现的短暂而猛烈的射电频率爆发,持续时间仅为几毫秒。这些爆发的一个决定性特性是它们的散射：爆发产生射电波频谱，当波在物质中传播时，它们会散开，而较高频率的射电波比较低频率的射电波更早到达望远镜。
这种波散使科学家们得以了解两件重要的事情：首先，像 CHIME 这样的望远镜可以通过测量这种波散，了解射电暴在向地球行进时所经过的物质。例如，我的一些同事解开了一个长期存在的、散布在宇宙中的物质的失踪之谜。
其次，通过测量波散，天文学家可以间接确定所有天文学问题中最重要的信息之一：距离。波散越大，信号传播过程中遇到的物质就越多。因此，据推测，穿过更多的物质意味着爆发离我们越远。
快速射电暴的波散测量值如此之大，以至于天文学家确信信号一定来自银河系之外，但由于宇宙中物质的分布不均匀，这些估计可能不准确。因此，我们需要另一种方法来寻找到快速无线电暴的爆发源的距离，以避免对物质如何分布做太多的假设，从而解锁大量信息。
2017年科学家发现了一个惊人的解决方案。当时我的同事能够定位太空中重复的快速射电暴源的确切位置。通过拍摄重复爆发的图像，他们确认了爆发源所处的星系。然后，他们使用光学望远镜确定了我们到这个星系的距离——大约 30 亿光年。
重复快速射电暴给研究人员提供了多次捕捉其信号的机会，使得定位其宿主星系变得更加容易。快速射电暴究竟是什么？重复爆发与单次爆发不同吗？它们都是由同样的事件引起的吗？这些挥之不去的谜团一直以来都吸引着全世界天文学家的注意。在研究快速射电暴的同时，天文学家也将它作为一种有效的工具。
加拿大氢强度测绘实验望远镜探测到的快速射电暴比任何其他望远镜都要多。
Credit: Z22/WikimediaCommons, CC BY-SA
02
使用快速射电暴研究宇宙~
研究人员希望利用快速射电暴及其宿主星系的独特特性，再结合最近的技术进步（比如 CHIME 望远镜），来研究一些关于宇宙的长期问题。
例如，一些理论学家提出可以利用快速射电暴来研究宇宙中物质的三维结构。一种观点认为，最遥远的爆发可以用来了解我们知之甚少的早期宇宙。但要回答这些问题，天文学家需要大量的快速射电暴及其波散、强度和位置的数据。
通过新发布的有关 535 起新的快速射电暴的信息——包括来自 18 个重复源的 61 次爆发——我们的团队将已知事件的总数增加了四倍多，并推动该领域走进大数据时代。随着观测到的数量越来越多，各种问题终于有望得到解决。这就是我们发布的新目录的用武之地。
最近，CHIME 合作机构的学生成员开始发布使用该目录的研究。一项研究表明，CHIME 探测到的快速射电暴均等得来自各个方向，而这一事实此前一直存在争议。另一个团队研究了目录中爆发的形状和大小，并确认重复事件的行为与单次爆发不同，指出了产生快速射电暴的多种原因。第三个团队首次证实快速射电暴与已知星系密切相关。这意味着天文学家可以利用爆发事件来绘制宇宙的结构图。
CHIME 发现的一起快速射电暴的爆发源位于这张照片中心红色星系的旋臂，用绿色圆圈表示。
Credit: NSF’s Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/Gemini Observatory/AURA, CC BY-SA
03
充满冒险的未来就在前方！
CHIME 和其他望远镜每天都能探测到更多的快速射电暴，但研究人员还只是刚刚触及到这些神秘而强大的宇宙事件的皮毛。
我的同事最近认为，将数千个事件归因于它们各自的宿主星系是“（快速射电暴）科学上最紧迫的优先观测事项”。然而，寻找宿主星系非常具有挑战性。到目前为止，我们只发现了 14 个发生过快速射电暴的星系。但是其他望远镜，如澳大利亚平方千米阵探路者（ASKAP），已经成功地探测到并精确定位了少量非重复快速射电暴的宿主星系。下一代望远镜的设计目的是将 CHIME 的高探测能力与ASKAP的高分辨率成像相结合。
快速射电暴天文学还处于起步阶段，很难预测接下来会有什么发现。但我希望这个领域的未来就像这些深刻的宇宙事件一样：快速而光明。
责任编辑：邱煜欣
牧夫新媒体编辑部
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