106秒内九次射电闪光,随后一片寂静
快速射电暴是持续数毫秒的短暂无线电波闪光,来自其他星系。它们的起源仍有争议,其中一个问题最为突出:它们是否都会重复?有些源一次又一次地闪烁;大多数只被看到过一次。加拿大射电望远镜CHIME每天在400至800兆赫兹之间扫描北天,在它的第二份星表中,3,641个源里只有约2.4%会重复。
针对整个族群的研究通常假设,每个重复暴源以稳定的平均速率爆发。麦吉尔大学的瑞安·麦金文(Ryan Mckinven)与CHIME/FRB合作组的约三十位同事,如今描述了一个比其他任何源都更严重地打破这一假设的源。
两分钟的狂暴
2021年6月1日,CHIME记录到一个如今被称为FRB 20210601A的源在106.5秒内发出九次射电暴。当时的一个网络故障导致自动警报未能发出,因此没有人注意到。这些射电暴直到2024年12月才被发现,那是在为第二份星表系统核查数据库的过程中。
随后团队开始寻找更多爆发。CHIME本身并不移动:随着地球自转,那片天区每天从它的视场中穿过一次,每次约十分钟。从2018年7月到2025年底,累计曝光时间约为320小时:风暴前约132小时,风暴后188小时。再没有一次射电暴,甚至在风暴前后的那些天里,连略低于探测阈值的微弱爆发都没有。截至2025年底,活跃窗口之后的寂静已持续至少1,674天。
在那106.5秒内,射电暴像雨滴一样随机到来,速率约为每秒0.075次。按这个节奏,再出现40秒无爆发的概率低于5%。然而几分钟后,当这个源穿过CHIME视场中心时,什么也没有出现:有什么东西关掉了。
风暴只被看到了一半
全部九次射电暴到来时,这个源都位于CHIME波束的一个旁瓣中——即其视场中灵敏度较低的边缘,灵敏度约为中心的四分之一。团队估计,如果风暴晚几分钟到来,也就是在这个源经过头顶时,CHIME将记录到至少21次射电暴,也许约70次。
这有多极端?团队将它与已知最多产的两个重复暴源进行了比较,这两个源都由中国的巨型射电望远镜FAST跟踪观测。以FAST的全灵敏度,它们在106.5秒的窗口内可达46次和23次爆发。但如果只保留与九次射电暴中最暗那一次同样亮的爆发,它们最好的窗口只有6次和8次。据作者称,在可比灵敏度下,FRB 20210601A展现出迄今报道的重复暴源在数分钟时间尺度上的最高爆发率——不过这一比较仍较粗略,因为两台望远镜监听的频率和节奏都不同。
时间表古怪的普通源
除此之外,这个源看起来很典型。这些射电暴呈现出重复暴源常见的拉长、多分量形态,而其信号被所穿越的气体弥散和扭转的程度,接近CHIME重复暴源的平均水平。无法确定其宿主星系,对伽马射线、X射线、光学或持续射电对应体的搜寻也一无所获。
释放的能量不大:约为典型磁星(一种强磁化中子星)所储存磁能的百万分之一,即使按数据所允许的最大距离计算也是如此。
什么东西能这样开开关关?
作者权衡了几种设想,但没有定论:
- 间歇性脉冲星,会长时间关闭。最近在银河系中发现的一颗,PSR J2109+50,一个月里只出现过一次明亮模式,持续约90秒——但它的光度要低得多。
- 磁星爆发。在银河系中,磁星1E 2259+586在平静了5.6年之后,于四小时内发出了80多次X射线暴。尽管如此,两分钟的风暴比任何已知的银河系例子都要紧凑得多。
- 伴星,其星风或轨道会打开一个短暂的辐射或可见窗口。
- 透镜效应,即一团物质短暂地放大了一个通常过于暗弱的源。
一个隐藏的族群
如果这类间歇性源确实存在,CHIME凭借每天对大片天区的扫描,是寻找它们的最佳场所。一个简单的统计模型表明,在CHIME的探测范围内约有9个这样的源——不确定性极大,从1个到200多个不等——并估计未来十年在最乐观的情况下还会有一到四个新发现。一些看似一次性的射电暴,甚至可能是只被部分捕捉到的风暴。像FAST这样灵敏的望远镜,若在这个源沉寂的年份里对准它,就能通过捕捉更暗弱的爆发来检验这一设想。
