快速射電暴（FRB）是當今天文學家面臨的最大謎團之一。天文學家於2007年首次發現快速射電暴（著名的“Lorimer Burst”），這些高能量的事件包括巨大的無線電波爆發，通常只持續幾毫秒。雖然迄今為止觀察到的大多數事件都是一次性的，但天文學家已經探測到一些FRB，它們在本質上是重複的。這些爆發的原因仍然是未知的，理論範圍從旋轉的中子星和磁星等。
自從十五年前探測到第一個事件以來，我們的儀器和專用陣列的改進導致了更多的探測。 在另一個里程碑中，一個國際天文學家小組最近對位於螺旋星系Messier 81（M81）中的一個重複的FRB進行了高精度的測量–這是迄今為止觀測到的最近的FRB。該小組的發現有助於解決有關這一神秘現象的一些問題，同時也提出了一些問題。
這個國際團隊由來自荷蘭射電天文研究所（ASTRON）、 Anton Pannekoek天文研究所、馬克斯-普朗克射電天文研究所、 Onsala空間天文台、圓周理論物理研究院、文茨皮爾斯國際射電天文中心（VIRAC）以及荷蘭、德國、瑞典、加拿大、中國、印度、意大利、英國和美國的多個大學和研究機構的研究人員組成。
本周在《自然》和《自然-天文學》雜誌上發表的兩篇論文中描述了他們的發現。這些研究是由瑞典查爾姆斯理工大學和ASTRON的博士後天文學家Franz Kirsten以及ASTRON和阿姆斯特丹大學的博士生Kenzie Nimmo共同領導的。
正如他們在論文中所描述的那樣，該團隊着手對2020年1月在大熊星座（又稱北斗七星）發現的一個重複的FRB進行高精度測量。為了以儘可能高的分辨率和靈敏度研究該源，研究小組結合了歐洲甚長基線干涉測量網絡（EVN）中的多種儀器的測量結果，該網絡主要由位於歐洲和亞洲的專門從事甚長基線干涉測量（VLBI）的望遠鏡組成。
這些都是由其他強大的射電望遠鏡，如新墨西哥州的卡爾-G-揚斯基甚大陣（VLA）的測量結果所補充的。當他們分析這些測量結果時，他們發現重複的FRB來自附近的螺旋星系Messier 81（M 81）。這個星系距離地球大約1200萬光年，使這個事件成為迄今為止探測到的最近的FRB。正如Kirsten在最近的一份查爾姆斯新聞稿中解釋的那樣。
“我們想尋找關於爆發起源的線索。利用許多射電望遠鏡，我們知道我們可以極其精確地確定源頭在天空中的位置。這使我們有機會看到快速射電暴的本地‘鄰居’是什麼樣子的。”
更重要的是，研究小組將FRB追蹤到了銀河系的外圍，並意識到它必須來自於一個密集的非常古老的恆星群（一個球狀星團）。這是一個相當出乎意料的發現，因為許多FRB都被年輕、大質量、壽命短的恆星所包圍，質量是我們太陽的許多倍。這些恆星以極其密集和高度磁化的白矮星結束其生命，被稱為磁星。
“從球狀星團中發現快速射電暴是令人驚訝的，” Kirsten補充說。“這是一個在太空中你只能找到老恆星的地方。在宇宙中更遠的地方，快速射電暴已經在恆星更年輕的地方被發現。這必須是別的東西。 如前所述，天文學家已經開始相信，快速射電暴是年輕恆星經歷引力塌縮成為磁星的結果。近年來的大量研究已經證實了這一點。”
然而，這些最新的發現表明，它們可能與白矮星形成的磁星有關，白矮星的質量大到足以在其自身重量下坍縮–這在以前被預測過，但從未見過。團隊成員、阿姆斯特丹大學和ASTRON的教授Jason Hessels解釋說。
“我們希望磁星是閃亮的、新的，而絕對不是被古老恆星所包圍。因此，如果我們在這裡看到的真的是一個磁星，那麼它就不可能是由一顆年輕的恆星爆炸形成的。一定有其他方法。”
在球狀星團中，許多恆星都是以雙星系統的形式存在的，其中一些恆星會因為一顆恆星的靠近而從另一顆恆星那裡收集物質。這通常發生在一顆恆星不再處於其主序，並膨脹成為一個紅巨星的時候。伴星將開始從紅矮星的外層抽吸物質，最終導致一種被稱為”吸積誘導塌縮”的情況。
“如果其中一顆白矮星能夠從它的同伴那裡獲得足夠多的額外質量，它可以變成一顆密度更大的恆星，被稱為中子星，”團隊成員Mohit Bhardwaj說，他是麥吉爾大學的博士生和加拿大氫氣強度繪圖實驗（CHIME）的成員。“這是一種罕見的情況，但是在一個古老的恆星群中，這是製造快速射電暴的最簡單的方式。”
在放大他們的測量結果以尋找更多的線索之後，天文學家們又發現了一些令他們吃驚的東西。他們觀察到的一些閃光的持續時間比預期的要短，持續了納秒而不是毫秒。這與從蟹狀星雲中的脈衝星觀察到的情況類似，蟹狀星雲是一個微小的、密集的超新星爆炸的殘餘物，在公元1054年從地球上看到過。
Nimmo表示：“這些閃光在短短几十納秒的時間內就閃爍了亮度。這告訴我們，它們一定是來自空間中的一個微小體積，比一個足球場還小，也許只有幾十米寬。我們測量到的一些信號很短，而且非常強大，與來自巨蟹座脈衝星的一些信號的方式相同。這表明我們確實看到了一個磁星，但卻是在一個以前沒有發現過磁星的地方。”
在不久的將來，對這個系統和其他類似系統的觀測將幫助天文學家分辨出這個源頭是一個不尋常的磁星、一個不尋常的脈衝星、一個黑洞、一個在近軌道上的密集恆星，還是其他完全不同的東西。不管怎麼說，很明顯，對更多FRB的探測正在導致對FRB和恆星生命周期的新的和意想不到的見解。