2001年，当一个澳大利亚射电望远镜捕捉到来自银河系外某个地方的短暂光爆炸时，没有人注意到。直到一群科学家在筛选档案数据时发现了这次巨大的爆发——即所谓的快速射电暴(FRB)，那次强大的耀斑的记录才被发现了5年多。据其中一位科学家，西弗吉尼亚大学的天体物理学家邓肯·洛里默说，爆炸在千分之一秒内产生的能量相当于太阳一个月产生的能量

这种神秘的爆炸不再被忽视。研究人员发现，这种现象在天空中每天至少发生800次，但仍不清楚是什么原因造成的。作为天体物理学中最活跃的话题之一，快速射电暴最近出现了大量突破性的、有时自相矛盾的发现，重塑该领域的论文经常出现在文献中。尽管总体观点仍不明朗，但就在过去的一年里，这些奇怪实体的清晰图景开始显现。

“我认为我们更接近于理解是什么一些快速射电暴就是这样，”多伦多大学的天体物理学家Ziggy Pleunis说。“但随着我们探索的深入，新的发现也带来了新的问题。”

许多天文学家认为，这个课题现在正处于一个转折点，他们的一些最大的谜题即将得到解决。对这些现象的大量新探测和深入研究提升了frb内部运作的某些模型，同时排除了其他模型，几个即将进行的项目应该有助于进一步筛选可能性。即使这样的努力无法完全解开谜团，它们也将是富有成效的。快速射电暴提供的不仅仅是满足学术上的好奇心:我们已经了解到，它们明亮的光线中携带着一份记录，记录了它在到达地球的过程中所穿越的浩瀚星系间深处的内容。这些瞬间的宇宙烟火似乎在整个天空中随机爆发，因此可以提供星系和星系间物质的信息，这是其他机制无法做到的。

磁矩

最近发生在快速射电暴爱好者身上的最大变动是出乎意料的。2020年4月，三个独立的研究小组探测到巨大的无线电能量爆炸来自银河系的一颗磁星。磁星是中子星的一种极端形式，是大质量恒星在超新星爆炸中死亡时留下的具有强大磁场的城市大小的残骸。一颗磁星的磁场非常强大，接近它的1000公里范围内会破坏你身体的组成原子核和电子，导致你被有效地溶解。

拥有超强磁场的磁星已经是快速射电暴来源的主要候选者。但在我们的星系中，有几十个火山之前从未被观测到产生类似的喷发现象。一颗名为SGR 1935+2154的星系磁星发出了短而强大的射电暴，这正是研究人员一直遗漏的东西。如果该物体存在于仙女座这样的邻近星系中，它的特征将与典型的快速射电暴难以区分。

阿姆斯特丹大学的天文学家Kenzie Nimmo说:“这是该领域的一个重大时刻。”“这消除了所有怀疑，至少有些快速射电暴来自磁星。”

这一诱人的发现促使理论学家们猜测磁星究竟是如何产生快速射电暴的。大多数观点认为，该物体上发生了某种不稳定的星震，或者当其扭曲的磁力线断裂并重新连接时，可能会产生强烈的火花。这类事件可能直接产生快速射电暴的闪光，或者它们可能产生冲击波，加热周围的物质，焚烧灰尘，将气体变成等离子体，在向外传播时产生光。

几架望远镜在SGR 1935+2154的无线电信号发出后不久就看到了x射线闪光，这表明释放无线电能量的东西也会产生更复杂的副作用。但这对爆炸行动究竟意味着什么尚不清楚。“这是发生在恒星表面、磁层还是磁星周围的物质中?”同样来自阿姆斯特丹大学的天体物理学家艾米丽·彼得罗夫问道。“在这一点上，我们仍然没有达成真正的共识。”

宇宙的好奇心

当然，任何单一的快速射电暴都不可能完全解释目前已知的众多现象。2021年夏天，加拿大氢强度映射实验(CHIME)，一架位于不列颠哥伦比亚省的专门寻找快速射电暴的望远镜，发布了536个快速射电暴的目录它在运行的第一年探测到的数量是记录的四倍。我们已经知道，这种爆发以两种不同的方式出现——一种是重复发出信号的，另一种是一次性的。CHIME的数据显示，非重复基因远比重复基因普遍，而且每种基因都有不同的特征。

平均而言，从重复发射器发出的脉冲比非重复发射器持续的时间更长，发出的光频率范围更窄。这是否代表了这些闪光产生机制的实际差异，还是与它们祖先的年龄或环境有关，还有待观察。但这种情况类似于早期围绕另一类巨大宇宙爆炸的谜团:伽马射线爆发20世纪90年代的研究表明，这种现象是由三种不同类型的事件产生的，一些事件释放的能量持续时间较短，一些事件释放的能量持续时间较长。随着未来的探测，科学家有可能更深入地研究快速射电暴的可见属性，从而找到进一步区分不同种群的东西。

CHIME的目录中包括大量快速射电暴，这些快速射电暴被精确定位于各种特定的星系，混淆了与磁星的联系，磁星几乎只出现在产生大量大质量、寿命极短的恒星的星系中。然而，CHIME收集到的快速射电暴包括许多来自安静的星系的来源，这些星系几乎没有形成任何新恒星。

“磁星可以解释frb的一部分。没有人会质疑这一点，”康奈尔大学的天文学家沙米·查特吉说。“难道就这些人吗?”几乎可以肯定不是。”

一篇新论文，目前正在审阅自然并于5月首次发布在预印本服务器arXiv.org上，增加对该断言的支持．一个研究小组使用名为欧洲甚长基线干涉测量(VLBI)网络的射电望远镜阵列，以极高的精度确定了FRB 20200120E中继器的位置。该天体最初被定位在附近的螺旋星系M81中，但VLBI让天文学家得以进一步放大，看到它生活在一个古老的密集恒星群中，被称为球状星团。这样的集合主要拥有100亿岁左右的恒星——然而磁星被认为只存在1万年左右，就会变成一颗正常的中子星，成为一种更平静的存在(也可能是没有frb的)。

哈佛大学的理论天体物理学家Mohammadtaher Safarzadeh说:“这是一个游戏规则改变者。”“引起快速射电暴信号的东西很可能与球状星团的年龄相同，肯定不是磁星。”

位于拉斯维加斯的内华达大学的理论天体物理学家张兵说，磁星可能偶尔会在两颗中子星相互碰撞时产生——这一产生机制从未被明确地观察过——这可能会让年轻的磁星出现在这样一个古老的地方。但是没有人确切地知道这样的事件发生的频率，以及产生的磁星将保持活跃多久，这使得对任何特定的快速射电暴调用这样的模型变得困难。

使磁星图更加复杂的是另一个令人好奇的东西:FRB 20180916B，也被称为R3，因为它是迄今发现的第三个重复源。最初的定位是一个恒星形成区域，位于5亿光年之外的螺旋星系R3的中心后来被证明在星系的外围这表明它要么是一个更古老的物体，要么是被踢出了离诞生地更靠近中心的地方。更奇怪的是，这个实体只有在每16.35天发生一次的4到5天的活动窗口期内才会发生爆炸，这使得它被称为周期性中继器。

研究人员一直在绞尽脑汁，想知道是什么导致了这种特殊的规律性。一颗磁星像陀螺一样绕着它的轴旋转，有时它的爆炸指向地球，有时则背对着地球，这是一种可能性。另一种是围绕第二种结构的爆炸物体，比如被圆盘状物质包围的黑洞，这种物质循环地掩盖了爆炸事件。甚至还有更奇特的模型被引用，比如一对绕轨道运行的中子星，它们的磁层周期性地相互作用，形成一个可能发生喷发的空腔。

查特吉说:“这个领域现在之所以如此有趣，是因为有太多令人兴奋的可能性。”

接近的答案

主要问题仍然困扰着快速射电暴天文学家。非重复子真的是一次性事件吗?或者如果观察时间足够长，它们会再次爆发吗?我们星系中的磁星似乎相当安静。但它在年轻时是否明显更活跃呢?其他深奥的场景，比如小行星撞击黑洞，是否会以某种方式产生类似快速射电暴的信号?几乎每天都有新的观察结果和理论出现在预印本上，为那些试图理解这一切的人创造了机会和挑战。

CHIME目前正在建造一套较小的附加望远镜，以帮助对大量快速射电暴的精确空中位置进行三角定位。在几年内，研究人员希望知道数百甚至1000个事件的精确位置。除了对快速射电暴模型施加进一步的约束外，这些数据还将使科学家能够对宇宙进行重要的测量。

天文学家最初只知道快速射电暴来自银河系外，因为它们的光是分散的，这意味着高频率比低频率早几毫秒到达。这表明无线电波在穿越星系间介质时遇到了大量的电子。通过观察宇宙微波背景，即大爆炸后不久产生的余辉，宇宙学家估计了宇宙中可见物质的数量，得出的数字大约是恒星和星系可见物质的两倍。研究人员打算用快速射电暴将手电筒照射到星系间区域，据信这些失踪物质就存在于那里。去年，一个研究小组用少量快速射电暴来估算光穿过的物质数量，结果证明确实如此几乎等同于缺失物质．最终的目标是建立一个全面的宇宙物质地图。来自一些快速射电暴的光也是高度偏振的——它的波在飞行过程中受到磁场的旋转——这有可能使天文学家获得关于其他星系或星系间空间的磁场状况的信息。

与此同时，快速射电暴的起源之谜仍然存在。尽管越来越多的人认为这种现象需要不止一种物理解释，但该领域的研究人员知道，确定性可能是虚幻的，也可能是难以捉摸的。彼得罗夫说:“我完全预计，在未来十年里，我们还会有一到两个惊喜，就像我们甚至不知道应该寻找的星系磁星一样，这将极大地推动我们的认识向前发展。”一种普遍的怀疑是，至少有一些非重复快速射电暴是由灾难性事件产生的，如中子星相撞，也会发出引力波。如果一台射电望远镜能与激光干涉引力波天文台(LIGO)或世界各地的同类望远镜同时观测到爆炸，那将极大地改变人们对这种可能性的看法。如果这样的碰撞产生了一颗磁星，最初灾难性的一次性快速射电暴是否会产生一个独特的、重复的快速射电暴源?到目前为止，谁也说不准。

就天文学的主题而言，快速射电暴仍然年轻而热闹。从最近的历史来看，洛里默并不认为快速射电暴的研究在短期内会停止。他说:“就在你以为一切都稳定下来的时候，你有了这么多了不起的发现。”

编者注(4/8/22):本段在发布后被编辑，以纠正2001年耀斑产生的能量的描述。