麻省理工學院的研究人員報告說，大型射電望遠鏡CHIME在其運行的第一年就探測到500多個神秘的快速射電暴。在其運行的第一年的觀測結果使已知的射電暴數量翻了兩番，並揭示了兩種類型：一次性的和重複的。
快速射電暴(或稱FRB)，是一種奇怪的明亮的閃光，在電磁波譜的無線電波段中登記，在消失之前會有幾毫秒的閃光，沒有任何痕迹。
這些短暫而神秘的射電天文現象已經在宇宙的不同和遙遠的地方，以及我們自己的銀河系中被發現。它們的起源是未知的，它們的出現也是不可預知的。自從2007年首次發現以來，射電天文學家在他們的望遠鏡中只看到了大約140個爆發。
現在，不列顛哥倫比亞省的一個大型固定式射電望遠鏡將迄今為止發現的快速射電暴的數量增加了近四倍。該望遠鏡被稱為加拿大氫強度繪圖實驗望遠鏡（CHIME），在其運行的第一年，即2018年至2019年期間，已經探測到535個新的快速射電暴。
CHIME合作組織的科學家們，包括麻省理工學院的研究人員，已經將這些新信號彙集到望遠鏡的第一個FRB目錄中，他們將在本周的美國天文學會會議上展示。
新的目錄極大地擴展了目前已知的FRB庫，並且已經產生了關於它們特性的線索。例如，新發現的快速射電暴似乎分為兩個不同的類別：那些重複的和那些不重複的。科學家們確定了18個重複爆發的FRB源，而其餘的似乎都是一次性的。重複的FRB看起來也不同，與來自單一的、不重複的FRB的爆發相比，每個爆發持續的時間略長，發射的無線電頻率也更集中。
這些觀察結果強烈地表明，中繼器和一次性的產生於不同的機制和天體物理來源。隨着更多的觀察，天文學家們希望很快能確定這些奇怪的明亮信號的極端來源。
麻省理工學院物理系的研究生Kaitlyn Shin說：“在CHIME之前，總共發現了不到100個FRB；現在，經過一年的觀測，我們又發現了數百個。有了所有這些來源，我們可以真正開始了解FRB的整體情況，什麼天體物理學可能在驅動這些事件，以及它們如何被用來研究宇宙的未來。”
CHIME由四個巨大的圓柱形射電天線組成，位於加拿大不列顛哥倫比亞省的加拿大國家研究委員會運營的多米尼克射電天體物理觀測站內。CHIME是一個固定的陣列，沒有移動部件。該望遠鏡每天在地球自轉時接收來自半邊天的無線電信號。
大多數射電天文學是通過旋轉一個大盤子來聚焦來自天空不同部分的光線，而CHIME則一動不動地盯着天空，並通過一個相關器聚焦傳入的信號–一個強大的數字信號處理器，可以處理大量的數據，速度約為每秒7 terabit，相當於世界互聯網流量的幾分之一。
麻省理工學院物理學助理教授Kiyoshi Masui說：“數字信號處理是使CHIME能夠同時在數千個方向進行重建和‘尋找’的原因，”他將領導該小組的會議發言。“這就是幫助我們檢測FRB的原因，比傳統的望遠鏡多出一千倍。”
在運行的第一年，CHIME檢測到535個新的快速射電暴。當科學家們繪製它們的位置圖時，他們發現這些爆發均勻地分佈在太空中，似乎來自天空的任何和所有地方。根據CHIME能夠探測到的FRB，科學家們計算出明亮的快速射電暴在整個天空中以每天約800次的速度發生–這是迄今為止對FRB總體速度的最精確估計。
“這就是這個領域的美麗之處–FRB真的很難看到，但它們並不罕見，”Masui說，他是麻省理工學院Kavli天體物理學和空間研究學院的成員。”如果你的眼睛能夠像你看到照相機的閃光那樣看到無線電閃光，那麼你只要抬頭就能看到它們。”
繪製宇宙地圖
當無線電波穿越太空時，沿途的任何星際氣體或等離子體都會扭曲或分散波的特性和軌跡。無線電波被分散的程度可以提供線索，說明它通過了多少氣體，以及可能從它的源頭走了多遠。
對於CHIME檢測到的535個FRB，Masui和他的同事測量了它的分散程度，並發現大多數爆發可能來自於遙遠的星系中的遙遠的源頭。這些爆發的亮度足以被CHIME探測到，這表明它們一定是由極高能量的源產生的。隨着望遠鏡探測到更多的FRB，科學家們希望能準確地確定什麼樣的奇異現象能產生這種超亮、超快的信號。
科學家們還計劃利用這些爆發和它們的散布估計，來繪製整個宇宙的氣體分布圖。
Shin說：“每個FRB都會給我們一些信息，說明它們傳播了多遠，以及它們傳播了多少氣體。有了大量的FRB，我們就有希望弄清楚氣體和物質是如何在宇宙中以非常大的尺度分佈的。因此，除了FRB本身的神秘性之外，FRB在未來作為強大的宇宙學探測器也有令人興奮的潛力。”
這項研究得到了不同機構的支持，包括加拿大創新基金會、多倫多大學鄧拉普天文學和天體物理學研究所、加拿大高等研究院（CIFAR）、麥吉爾大學和麥吉爾空間研究所（通過Trottier家庭基金會）以及不列顛哥倫比亞大學。