這兩天，隨著一個新的天文發現被國內某些媒體報道，“外星人”要來了的消息席卷了部分人的朋友圈。

具體的發現是這樣的：一支加拿大科學團隊發現了史上第二次重復快速射電暴（FRB），研究成果以兩篇論文的形式 9 日在線發表在《自然》雜志上，介紹了包括這次 FRB 在內的 13 個最新探測到的射電暴。而在此之前，人類僅發現過一個 FRB，這一新源頭的出現，將極大促進天文學家對這種神秘河外射電束的理解。

加拿大CHIME望遠鏡探測到FRB快速射電暴

英國《自然》周刊9日載文說，加拿大氫強度測繪實驗（CHIME）射電望遠鏡2018年夏天測試期間13次探測到快速射電暴，其中代號FRB180814.J0422+73的快速射電暴最令天文學家興奮，自從2018年8月14日首次出現以來，這個快速射電暴又在15億光年外的宇宙深處重復出現了至少5次。

15億光年外遙遠的無線電波信號涌入到這里，這款叫CHIME望遠鏡能夠快速捕捉射電暴。如果說之前脈沖星意外發現神秘伽馬射線脈沖是一個神秘驚喜的話，那21世紀最神秘驚喜就是快速射電暴（FRB），因為它意味著是某種能量極強的事件在遙遠的地方發生，我們在地球上觀察到的就是短暫的無線電波脈沖。快速射電暴是一個激動人心的謎團，目前我們無法解釋FRB究竟是意味著什么？我們有很多猜想。

這款望遠鏡位于加拿大不列顛哥倫比亞省，全名叫氫強度映射試驗望遠鏡，我們簡稱CHIME，它不是你想象當中望遠鏡的樣子，這臺物理望遠鏡沒有可移動部件，它只有20米寬100米長的金屬槽，可是它所探測到的區域十分巨大，這是他們的優勢之一。金屬槽的設計可以看到天空中一個條形的范圍，隨著地球自轉這個條形每24小時在整個天空掃過一圈。此次發現的射電暴達到了前所未有的量級，是迄今為止找到的快速射電暴的幾百倍，在世界所有望遠鏡中，這款望遠鏡的發現射電暴的效率是最高的。

它是通過不斷產生數據，大約是普通射電望遠鏡數據的100倍，因此計算的難度相當大，而且快速射電暴的數據是實時流動的，所以說CHIME可以稱的上是這個領域的探路者或者說是領軍者，在實時的快速射電暴系統中，每組數據只能看一眼，因為一秒之后數據就消失了，所以說建立這個系統是一個真正的挑戰，可以說是軟件開發中一個不同以往的攔路虎。在前期剛開始研究FRB的幾周時間內，發現的快速射電暴是兩天一個左右。

FRB 是一種來自銀河系之外的遙遠無線電波短脈沖，由于是無線電，一直都有人想當然地就認為它的出現與外星智慧文明有關，進而故意夸大甚至混淆它最有可能的產生機制。這一次該發現在國內的傳播也屬于這種情況。目前科學界對其了解仍然非常有限，只知道它是從非常強大的磁場中發射出來的，但來源是什么根本仍毫無頭緒，這也是為什么科學界鮮有發現 FRB 就判斷它與外星智慧有關的最主要原因。

快速射電暴是一種持續時間只有幾毫秒的無線電波爆發事件。自從2007年首次發現以來，天文學家共探測到60多次快速射電暴。其中，只有波多黎各阿雷西沃天文臺2012年探測到的代號FRB121102的快速射電暴重復出現過，據推測源自地球25億光年之外的遙遠星系。

快速射電暴被認為是一種頻繁發生的宇宙現象，但科學家對其發生原因尚不清楚。這次研究的通訊作者、麥基爾大學天文學家什里哈什·滕杜卡爾認為，快速射電暴可能由“稠密、動蕩的寄主星系”產生，重復出現排除其“災難性源頭”的可能。“例如，兩顆中子星合并，或者中子星被黑洞吞噬，不可能產生快速射電暴。”

這些快速射電暴能量極強、頻率很高。我們所在星系中最相近的類似物（脈沖星）比它們微弱萬億倍。我們想要搞清楚，它們究竟是什么天體發出的、它們與其它已知的宇宙中的爆炸和天體（比如伽馬射線、超新星和中子星等）有什么關系。了解這些后，我們對宇宙就會有更完整的認知。

這些快速射電暴還能幫助我們，不用現有已知手段，就確認宇宙中的電磁場分布。這樣，我們就能研究宇宙結構和天體的分布。

認為“射電暴來自外星文明”的想法完全沒有任何依據。針對快速射電暴的產生原理，我們制作了很多不同的模型。目前，因掌握的快速射電暴數據很少，很難對大部分模型做排除，但此次發現，使一些大爆發模型和一些不會產生任何低頻射電暴的模型遭到懷疑。真的沒有任何理由認為快速射電暴來自外星文明或者外星人。

這一次的發現則是在新探測器試運行期間發現的，其最重要的價值，一方面是證明了新探測器的效果還是比較優異，有望在未來 FRB 數據采集工作中發揮重大作用，另一方面也預示著，可能存在更多的 FRB。

在 CHIME 開始收集數據之前，有科學家認為它設計涵蓋的無線電波長頻率太低，不足以探測到快速射電暴。已知的快速射電暴，大多數頻率都接近 1400 赫茲，遠高于 CHIME 400 到 800 赫茲的探測范圍。

然而，團隊發表于 1 月 9 日《自然》的兩篇研究表明（于同日在西雅圖舉行的美國天文學會的會議上進行了展示），這些懷疑都是多余的，因為他們探測到的 13 個快速射電暴，大多數都遠低于 CHIME 所設定的頻率上限。其中一些的頻帶底部信號非常亮，這表明其他潛在快速射電暴的頻率可能比 400 赫茲還要低。

被檢測到的 13 個快速射電暴中，大多數都有“散射”的跡象，這揭示了無線電波源的周圍環境。根據觀測到的散射量，研究人員得出結論，認為快速射電暴的來源是強大的天體，并更有可能位于特殊位置。

“無論這些無線電波源自哪里，看看它能產生多大范圍的頻率都是很有趣的。有一些模型的來源，從本質上就無法產生低于某一特定頻率的任何東西，”麥吉爾大學的 Arun Naidu 說。

“(我們現在知道) 這些源可以產生低頻無線電波，這些低頻電波可以逃離它們的環境，當它們到達地球時，不會因為太分散而無法被探測到。這能告訴我們一些關于快速射電暴所處的環境和來源的信息。我們還沒有解決這個問題，但至少謎題中又多了些線索。”來自加拿大國家研究委員會（National Research Council of Canada）的小組成員 Tom Landecker 表示。

曾經觀測到的FRB

綜合各射電望遠鏡的觀測數據，截止到 2017 年 1 月，共有 17 個非重復快速射電暴和 1個重復快速射電暴 (FRB 121102) 被探測到。對于非重復快速射電暴，除了 FRB 110523是在 800 MHz 波段被美國綠岸望遠鏡 (Green Bank Telescope，簡稱 GBT) 觀測到之外，其他16 個非重復暴均在 1 400 MHz 波段被 Parkes 觀測到。

而對于重復快速射電暴 FRB 121102，自 2012 年它被美國阿雷西博射電望遠鏡 (Arecibo Radio Telescope，簡稱 Arecibo) 探測到 1次爆發后，在 2015 年和 2016 年又被 GBT 和美國甚大天線陣 (Very Large Array，簡稱 VLA)先后探測到 25 次爆發。其中 12 次爆發是在 1 400 MHz 波段被 Arecibo 觀測到， 5 次爆發是在2 000 MHz 波段被 GBT 觀測到，而 VLA 在 3 000 MHz 波段觀測到了其余 9 次爆發事件 (在這 9 次爆發中，有 3 次同時也被 Arecibo 觀測到)。

這些重復爆發現象說明 FRB 121102 可能與其他非重復暴并不相同，代表了快速射電暴的新類別。人們認為重復快速射電暴可能起源于軟伽馬重復暴、脈沖星穿過小行星帶，或者中子星-白矮星雙星系統等。

對FRB的研究期待

快速射電暴是人們觀測到的最神秘的天體爆發現象之一，也是進展很快的領域。

從 2007年第一個快速射電暴被發現之后，截至 2017 年 1 月，已有 17 個非重復快速射電暴和 1 個重復暴被觀測到。對于重復快速射電暴 FRB 21102，人們已經觀測到其多波段對應體，并將定位精度提高到亞角秒量級，證認出宿主星系，并精確測定其紅移。

但遺憾的是，其他大量非重復暴的宿主星系和紅移并沒有得到嚴格證認，因此，快速射電暴的起源和物理本質尚不清楚。如果快速射電暴的確起源于河外，那么其在射電波段釋放的能量可以達到 1031 ～ 1033 J。

這么巨大的能量和光度，使之有望成為研究宇宙學的一個有力工具，如有助于測定宇宙中天體的距離、測量宇宙中的電子密度，甚至檢驗愛因斯坦等效原理，乃至檢驗光子靜止質量非零假設等。

此外，還可以通過色散延遲空間的畸變分析宇宙物質分布的成團性，測量宇宙大尺度結構。快速射電暴的毫秒時標和強流量暗示它們的前身星可能是致密天體。而一些可能的前身星模型中，如雙中子星碰撞或者帶電黑洞的并合，可能會伴隨著伽馬射線暴和引力波輻射。

最新的觀測結果表明， FRB 110314 存在一個可能的伽馬波段的對應體，其在爆發時的各向同性能量可高達 5 × 1044 J。針對這些關聯爆發的觀測和理論研究有可能是快速射電暴研究的下一個突破口，將是未來關注的重點。

作為世界上最大的單口徑射電望遠鏡，中國的 500 m 口徑球面射電望遠鏡 (Five-hundredmeter Aperture Spherical Radio Telescope，簡稱 FAST) 已于 2016 年 9 月初步建成。 FAST的有效口徑為 300 m，天頂角可以達到 40?，目前可開展低頻射電波 (70 MHz ～ 0.5 GHz) 和中頻射電波 (0.5 ～ 3 GHz) 的觀測，覆蓋了目前快速射電暴的主要觀測波段 (1 400 MHz 波段)。

因此， FAST 對快速射電暴的觀測十分值得期待。 研究者分析了 FAST 對快速射電暴的觀測率，他們預計在 1 000 h 的觀測時間內， FAST 可以觀測到 5 ± 2 個快速射電暴。我們期待 FAST 盡快開展相關觀測，為人們提供更多的快速射電暴樣本。

總之，盡管快速射電暴的研究已經取得一些初步進展，但目前的觀測資料依然非常缺乏。許多基本的問題，如起源、噴流效應、輻射機制等，都沒有得到解決。而隨著新的觀測結果不斷出現，一些新的問題，比如快速射電暴的分類、重復爆發現象、伽馬波段對應體、引力波輻射等，也在不停出現。我們期待更多的儀器能夠投入到相關觀測中來，以便觀測到更多的快速射電暴樣本及它們的多波段對應體，從而證認宿主星系和準確測定紅移，提供可靠的觀測證據。

隨著對快速射電暴的觀測和理論研究的不斷深入，人們將逐步揭開快速射電暴的本質，同時也為更多天體物理學的研究提供新的手段。