快速射电爆发(FRB)是宇宙中最亮的射电爆发现象，可以在一毫秒内释放出太阳只能辐射一整年左右的能量。但这一现象的物理起源、辐射机制和周围环境尚不清楚，因此被称为“宇宙之谜”。
6月9日，来自中国“FAST”的一项关于快速射电爆发的研究成果发表在国际学术期刊《自然》上。这一发现是由中国科学院国家天文台研究员李伟领导的国际团队通过FAST“多科学同时巡天(CRAFTS)”优先重大项目获得的。到目前为止，这是人类发现的唯一一例持续活跃的重复快速射电爆发。
遥远矮星系发出的强大无线电波
这一新发现的快速射电爆发被命名为FRB 20190520B，中国科学家还首次利用500米口径球面射电望远镜“FAST”对其进行了精确定位——位于距离地球30亿光年的矮星系中。
中国的大型望远镜探测到了来自遥远矮星系的强大无线电波爆发，这将推动科学家更好地了解快速无线电爆发的神秘宇宙现象。这种现象涉及起源于银河系和其他星系的射频电磁辐射脉冲，无线电波在电磁波谱中波长最长。
“我们仍然称快速射电爆发为‘宇宙之谜’，这是理所当然的。科学家提出了许多假设，试图解释这一现象。”最新研究的合著者、FAST首席科学家李易说。
2007年，美国天文学家邓肯·洛里默首次发现了快速射电爆发的存在。天文学家普遍认为，快速射电爆发(FRB)与致密天体的爆炸有关，尤其是那些具有强磁场的天体。
洛里梅对这项最新研究发表了评论:“基于FRB 20190520B的这些特征及其连续射电源的存在，我认为快速射电爆发可能存在不同的分类。随着快速射电爆发样本的不断增长，预计在未来几年内，我们将能够揭开快速射电爆发的神秘面纱。”
天文学家怀疑这些爆炸可能是由一些极端物体释放的。这些物体可能包括中子星；在生命周期结束时，大质量恒星的致密塌缩核心爆炸成为超新星；拥有超强磁场的中子星，或者黑洞正在吞噬附近的恒星。
李勇说，快速射电爆发的不同解释模型反映出科学家对这一现象还缺乏了解。新的发现也将帮助科学家进一步确定这些射电爆发背后的原因。
发现快速射电暴的一小部分会反复爆发。在重复爆发的活跃期，天文学家可以在准备中实施定位和监测，从而解决快速射电爆发的起源和演化等科学问题。
目前全球已公布近500例快速射电暴，在其窗口期内频繁爆发的不到10例；以前，没有发现持续和活跃的重复快速射电爆发。此外，天文望远镜探测到的大部分快速射电爆发分辨率较差，难以准确定位爆发位置。
2016年，天文学家发现了第一个重复的快速射电爆发FRB2012102A，这也是第一个被精确定位的快速射电爆发，与新发现的FRB 20190520B非常相似。而FRB 20190520B是唯一一个持续活跃、反复爆发的快速射电暴，爆发次数达到了几百次。
“上述发现揭示了活跃重复爆发周围的复杂环境类似于超亮超新星爆发，挑战了快速射电爆发色散分析的传统观点，为构建快速射电爆发的演化模型和理解这一剧烈的宇宙神秘现象奠定了基础。”李伟说。
上海天文台协助精确定位
李勇还表示，FAST的观测工作更倾向于从持续反复活跃的射电爆发中寻找“新”事件的线索，比如从超新星等极端爆炸中诞生的射电爆发。“这些反复活跃的射电爆发非常年轻，刚刚诞生不久，否则我们将无法观测到它们。”李伟说。
加州理工学院的天文学家兼研究合著者凯西·劳(Casey Law)说:“快速射电爆发是强烈、短暂的电光闪烁，在整个宇宙中都可以看到。但它爆发在大约一毫秒内，比眨眼快得多。一些快速射电爆发的来源可能像活跃的多次爆发，但其他的只被发现爆发过一次。”
据介绍，论文第一作者、国家天文台青年学者牛陈晖在系统处理FAST数据时，发现2019年5月20日的数据中存在重复的高色散脉冲。之后，团队通过组织多台天地协同观测的国际设备，整合射电干涉阵列、光学和红外望远镜以及空高能天文台的数据，将FRB 20190520B定位在距离地球30亿光年的矮星系中。
科学家还发现，快速射电爆发定位矮星系的近源区具有已知最大的电子密度，并找到了迄今为止快速射电爆发持续射电源的第二个对应体。
上海天文台为快速射电爆发的定位做出了贡献。基于最初的发现和后续FAST观测获得的角度定位，上海天文台研究员余和国家天文台李毅团队带领的观测团队，通过对Swift和FAST空的同步观测和对的机会性观测，在2020年5月和7月的FRB 2010中寻找连续和短时间尺度的多波段对应物。
“FRB 20190520B是FAST迄今为止发现的大约六个快速射电暴中第一个被精确定位的快速射电暴。”余说，“通过与国家天文台团队合作，结合中国FAST的高灵敏度和美国甚大阵列的定位优势，我们实现了FAST发现的FRB20190520B对美国甚大阵列射电望远镜的精确定位。”
FAST是世界上最大的单孔径射电望远镜。它的信号接收面积相当于30个足球场。它的主要工作是捕捉来自天体，尤其是脉冲星的无线电信号。2019年起，FAST首次用于观测快速射电爆发。
截至目前，FAST“多科学目标飞行器”优先项目中至少发现了6个新的FRB，正在为揭示宇宙中这一神秘现象的机制，推动天文学这一新领域的研究做出独特贡献。
“FAST可以灵敏地探测到射电爆发，但现在科学家还没有解释这种强烈爆发的射电源是什么？比如是否与超新星爆发有关，因为中子星存在于超新星爆发后的环境中，这需要未来进一步探索。”一位天体物理学专家告诉第一财经记者。
上述专家解释说，此前，科学家假设快速射电爆发是由超新星爆发后留下的致密残留物引起的，而新发现的快速射电爆发位于致密环境中。科学家推测，它可能是由超新星释放的物质引起的，并导致中子星的产生。但随着时间的推移，射线暴会逐渐散去，直至消失。
1993年诺贝尔物理学奖获得者约瑟夫·泰勒教授曾对第一财经记者表示:“FAST早在调试阶段就发现了100颗脉冲星和许多磁暴，这是很了不起的。”他认为，为了获得最大的数据，我们应该珍惜射电望远镜的工作时间，提高它们的效率。
欧洲天文台(ESO)荣誉天文学家迪特里希·巴德(Dietrich Baade)教授也对《第一财经日报》表示:“我们很高兴看到FAST正在向全球天文学家开放，这将有助于推动全球天文学的发展，包括对地外生命的探索。”
