捉摸不定的快速射电暴，终于露出周期性马脚，它的源头在何处？
罕见的周期性快速射电暴，它的信号源真面目为何？关于快速射电暴还有哪些未解之谜？
简介：天文学家首次发现一个快速的无线电爆发，该信号被命名为FRB180916.J0158+65，以每隔16.35天的周期重复。因其周期重复性追溯到其位于5亿光年外的一个螺旋星系边缘，可能存在恒星质量的黑洞。其他FRB或可重复，但超出目前的检测范围。
我们确定快速射电暴(fast radio bursts, FRB)这一神秘深空信号的决定性特征之一便是它的不可预测性。贯穿宇宙的快速射电暴的发射没有固定的节律或周期，没有可辨别的模式，这都使人们很难对其进行研究。
图1 快速射电暴 FRB
最近，天文学家第一次观测到有规律重复的快速射电暴(FRB)。
每16.35天，叫做FRB180916.J0158+65的FRB信号遵循着相似的模式 。开始的四天内，它会每小时产生一次或两次爆发。紧接着的12天内，它会趋于静息。然后这一切会周而复始。
天文学家和加拿大氢强度测绘实验室(CHIME)合作观察了这一脉冲循环共409天。我们目前还不了解这一周期循环意味着什么，但这是解开快速射电暴(FRB)之谜的又一线索。这一研究工作的预稿已预收录到arXiv(一个收集物理学、数学、计算机科学、生物学论文预印本的网站)等待同领域其他专家的审查。
FRB是一个至今都没有得到全面解释的令人着迷的宇宙奥秘。
简而言之，FRB是无线电频谱上的一次巨大的能量爆发，其最多持续几毫秒。在这个时间段内，FRB可以释放出相当于数亿个太阳的能量。
大多数FRB只爆发一次，并且无法被再次探测。这一特点使得追踪FRB来源星系的工作非常困难。有些FRB会产生重复的无线电爆发，但是其规律紊乱不可预测。这类信号重复的FRB更容易被追踪到来源星系，但是它至今没有让我们揭开FRB的真相。
去年，合作者加拿大氢强度测绘实验室(CHIME)宣布他们探测到了八个极强的信号重复的FRB。这一发现使得150个FRB数据库中信号重复的FRB总数达到了10个(另一篇文献报道将这个数字刷新到了11).
FRB 180916.J0158+65就在去年新发现的8个信号重复的FRB中。起初除了信号重复爆发，它并没有表现出任何特殊点。但随着CHIME继续将望远镜对着天空观测，一个重复的信号模式出现了。
这是非常激动人心的发现，因为它为FRB 180916.J0158+65起源的模拟预测和试验提供了新的信息。
“发现呈周期16.35天重复的FRB信号源是揭示FRB本质的重要线索”，研究者们在他们的论文中写道。
其它呈现出周期性的天体往往是双星系统——恒星和黑洞。16.35天很可能是一个轨道周期，发射FRB的天体只在轨道的特定部分面对地球发射FRB。
FRB 180916.J0158+65是为数不多的被追踪到来源星系的FRB之一。它位于距离我们5亿光年外的一个漩涡星系的边缘区，是一个恒星形成的区域。这意味着FRB的来源不可能是超大质量黑洞，但有可能是一个恒星质量黑洞。
“在已知的恒星质量的致密双星系统中，单是轨道周期的限制条件仍允许伴星的质量在几个数量级的范围内波动：从'黑寡妇’(BLACK WIDOW)这样的低质量恒星伴脉冲星的双星系统，到大质量O/B型恒星伴高偏心率轨道的脉冲星形成的双星系统。'黑寡妇’双星系统包括一个低质量恒星和一个强大的毫秒脉冲星，以致于它的风暴波及到伴星(虽然通常轨道周期只有几小时)。”研究者记述到。
图 2 黑寡妇脉冲星"蚕食"伴星
总之，周期性阻断FRB信号的要么是来自伴星的风暴，要么是来自黑洞的潮汐干扰。
不过，我们也无法排除FRB信号源是一个单一的天体，比如磁星或X射线脉冲星，尽管研究者们注意到这种解释难以与数据吻合。让研究者们仍保留这一假设的原因是，这类天体的自转轴摆动现象具有周期性，且没有发现其它自转轴摆动如此之慢的天体。
图 3 磁星 Magnetar
除此，具有数天周期间隔的射电脉冲星信号强度比FRB弱了几个数量级。因此，这一问题仍然迷雾重重。
但是还记得上文提到过的第十一个信号重复的FRB吗？曾经发现它的天文学家认为它是单次爆发的，因为它的重复信号太微弱而导致当时的初代探测设备无法检测到。
这一发现启示我们，可能还有更多信号重复的FRB，只不过信号低于我们的检测限。FRB 180916.J0158+65和其它FRB或多或少相似的事实也意味着其它信号重复的FRB可能也具有循环周期，只不过我们目前还没有探测到。
因此，接下来理所当然要继续观测FRB 180916.J0158+65一段时间。不过尝试检测其它的信号爆发是否也具有周期性也是非常有趣的课题。
研究者记述到：“未来的观测手段，无论在亮度、偏振还是全波段，都可以区分出不同的模型，这是极其振奋人心的。这样的手段用于其它重复信号的周期性探索，可以让我们得知这一现象在宇宙中的普遍性”
这一研究可在审稿前于arXiv网站获取资料。
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翻译：天文志愿文章组-4×4=12(许文怀)
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.sciencealert.com/periodicity-has-been-detected-in-a-repeating-fast-radio-burst?perpetual=yes&limitstart=1
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