出品：太空伊卡洛斯
这次新发现的8个FRB重复源已经震惊了学界，自2007年至今，我们也只发现了2个FRB重复源：第一个FRB重复源编号为FRB 121102，从编号上看发现于2012年，至今已经有数十次爆发，2015年时爆发十多次，由阿雷西博射电望远镜探测到；第二个FRB重复源编号为FRB 180814.J0422 + 73，发现于2018年，由加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜探测到，2019年1月至2月公布，同批次公布的还有另外12个新的FRB单次源。
图注：加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜
至今发现的70至80个FRB源中，只有FRB 121102和FRB 180814出现重复爆发的特点，但重复的频率完全没有规律。FRB 121102在2015年出现了十多次爆发，FRB 180814在2018年8月至10月发生了6次爆发，因此FRB重复源是相当罕见的，在FRB 180814还没有发现的时候，FRB 121102就像是一种另类般存在。
FRB源中文名称为快速射电暴，全部位于银河系之外，且距离都在数亿光年以上，大部分距离银河系数十亿光年不等，超过100亿光年的FRB源还没有发现。FRB的特点是在毫秒级时间内释放出相当于数亿颗太阳的能量，就像是宇宙的灯塔那样闪烁。
图注：FRB的特点是在毫秒级时间内释放出相当于数亿颗太阳的能量，就像是宇宙的灯塔那样闪烁
本次加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜一口气捕捉到8个重复源，使得FRB源的数量提升到80至90个之间。这8个FRB重复源FRB 180916、FRB 181030、FRB 181128、FRB 181119、FRB 190116、FRB 181017、FRB 190209、FRB 190222，源散射量为103.5至1281pc cm^-3之间，其中FRB 180916比较特别，不仅源散射量是最低的（103.5 pc cm^-3），而且法拉第旋转测量值也是最低的，仅为-114.6±0.6rad m^-2，远低于人类发现的第一个FRB重复源FRB 121102的560 pc cm^-3值。第二个FRB重复源FRB 180814源散射量为189 pc cm^-3，接近新发现的8个重复源最低值。显然新发现的8个FRB源散射量与之前发现的2个源没有较大的差异。川陀太空认为，根据FRB 121102的极化信号为螺旋图案，这说明爆发源有着极为强大的磁场，从磁场角度看，新发现的FRB 180916比FRB 121102要弱100倍左右。
图注：FRB 121102所在宿主星系
算上之前发现的2个FRB重复源，人类一共发现了10个，与没有重复爆发的单次源相比，具有更宽脉冲信号的特点，这说明重复源和单次源之间的发射机制是不同的，这个结论基本上可以排除FRB是地外文明飞船引擎点火、人造信号发射器等可能。迄今发现的不重复爆发的FRB源具有精细的光谱时间结构，这是一种未知的发射机制，通过电离和非均匀介质传播进行转换，最终引发散射、闪光还有等离子体透镜效应等。在我们仅探测到第一个重复源FRB 121102时，一度怀疑这是不是飞船引擎点火的可能，因为单次源可以解释为地外文明飞船点火一次，然后飞走了，重复源可以解释为在同一地方多次点火。既然重复源和单次源发射机制不同，那么就不可能是其他文明的飞船。
FRB快速射电暴的物理机制目前仍然不清楚，目前掌握的80多个发射源也存在样本数量不足的问题，但我们可以发现每个源都有普遍性特点，即有着强磁场环境，这让我们联想到在超新星残骸中诞生的磁星耀斑爆发。
图注：脉冲频率大幅度变化说明发射源的波动幅度较大，FRB源强磁离子环境相当复杂，有着极高的法拉第旋转测量值
根据FRB 180814在2018年8月至10月在6次爆发，其表现出极为复杂的脉冲形态和次脉冲，随着爆发的延续，其频率出现降低，也符合磁星耀斑爆发模型。这一点我们也在第一个FRB重复源FRB 121102中看到，这说明目前发现的10个FRB重复源都有相似特点。我们进行横向对比，在单次源中也发现了随着爆发的延续，其频率出现降低的现象，川陀太空认为，这也可以得出一个推论：那些单次源有可能在未来的某个时候变成重复源。由于我们对FRB快速射电暴的发现时间不是非常长，第一个FRB快速射电暴在2007年才发现，而且是对2001年的档案整理时发现的，因此人类探测到的第一个FRB快速射电暴其实是在2001年6月21日，记录在澳大利亚帕斯克射电望远镜的档案中。换句话说，在今后的档案整理或者回溯中，我们还可能发现更早前记录下的FRB快速射电暴。
目前针对FRB 121102的观测仍然在继续，作为一个随时会再次爆发的快速射电暴，该源是我们了解其机制的最佳窗口。根据观测，FRB 121102时常表现出极为复杂的高频脉冲现象，同时拥有高度可变的光谱，脉冲最强时可达到8GHz，普遍在1GHz以上频率出现，最近FRB 121102一般在400至800MHz上出现。脉冲频率大幅度变化说明发射源的波动幅度较大，强磁离子环境相当复杂，有着极高的法拉第旋转测量值。
本次发现8个FRB重复源的主力军是加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜，该站由4个直径20米、长度100米的圆柱构成，南北向布设，每个圆柱轴上安装了256个双极化天线馈源，针对400至800MHz频段。由此可见，CHIME射电望远镜将是未来人类探测FRB射电暴的主力军，甚至可以说专门为探测FRB进行了针对性优化。从2018年年底到2019年春季，CHIME射电望远镜都在调试中，这次同时发现8个重复源也算是情理之中，接下来新的重复源可能会接踵而至。目前这8个源距离银河系的到底有多远还没有计算出现，不过可以根据FRB 180814的经验进行甚长基线干涉测量定位，最终可确定其所在的星系和红移值。
川陀太空指出，新发现的重复源FRB 180916需要值得深入研究，因为根据其推测距离在20至200kpc可以看出，这个源有可能在银河系边缘。按照最远值判断，200kpc也只有6万多光年，太阳系距离银河系中心有2.6万光年，如果这个距离值推测正确，那么FRB 180916就在银河系晕附近。这个说法只能说是个推测，也有可能是错误的。
图注：太阳系距离银河系中心有2.6万光年
图注：银河系晕
如果FRB 180916位于银河系附近，且是一颗年轻且充满活力的脉冲星，那么其应该具有极高的空间速度，射电脉冲值会远远大于著名的脉冲星PSR B0329+54。我们已知该脉冲星近距离地球2643光年，自转周期为0.71秒，一旦FRB 180916爆发，应该比脉冲星PSR B0329+54还亮100倍，毕竟脉冲星PSR B0329+54光度只有10^23-25erg，而FRB 180916已经达到了10^38-41erg。从光度角度看，FRB 180916不应该在银河系附近。FRB 180916源最大散射量为103.5 pc cm^-3，对应最大红移为500mpc，相当于16.3亿光年，从这个角度看，FRB 180916似乎回到了自己正确的位置上。如果FRB 180916拥有类似超新星遗迹中的脉冲星潜力，那么比对VLA巡天调查、SDSS巡天数据有可能会有发现，结果也符合常理，在这些巡天结果中没有一个与FRB 180916的位置重合。从散射值可以看出，FRB 180916源应该和其他快速射电暴一样，为河外起源。当然，这些距离上的推测仅仅是根据FRB 180916源的一些现象进行推论，最佳的方法仍然要等待甚长基线干涉测量结果。如果其位于银河系附近，那么未来数十年就会较大的位移，毕竟距离我们更近。
图注：SDSS巡天
新发现的FRB 180916源有着偏低的散射值，川陀太空认为该特点还会被持续放大或者深挖，如果FRB 180916是磁星，那么其形成的磁星风会对较低的散射值产生影响，预计在未来数十年至数百年的时间内散射值进一步下降。也有天文学家认为，中子星双星合并也会形成毫秒级磁星，由于其喷射质量较低，所以散射量也较低，从这个角度推测FRB 180916源是双中子星合并后形成的磁星。散射值低还有一个推测，如果FRB 180916源是超新星包围起来的磁星，那么根据塞多夫-泰勒时间尺度进行推算，其年龄在数千年以上，并不像一颗刚刚形成的磁星。恰恰相反，FRB 180916源相当活跃，这也似乎印证了FRB 180916源周围存在相当致密的介质，即超新星爆发后的喷射物。许多模型表明，FRB 121102重复源的年龄只有数十年的历史，至少我们可以分析出，FRB 180916源比FRB 121102更老，换句话说，处于400-800MHz的快速射电暴比高频1.4GHz的年龄更老。偏低的散射值还有一个推测，川陀太空认为，FRB 180916源有可能位于星系的中心区域，只有在星系中心附近的区域才有更加致密0的介质。
图注：中子星双星合并也会形成毫秒级磁星，由于其喷射质量较低，所以散射量也较低，从这个角度推测FRB 180916源是双中子星合并后形成的磁星。
到目前为止，科学界还没有给出一个精确的快速射电暴脉冲发射和传播模型，以上根据散射值的一些推测可能会出现偏差，因为其中还涉及到与星际介质散射的干扰，如果排除星际介质的干扰将是下一步要解决的问题。在以上FRB重复源中，科学家发现频率下降时出现次级脉冲爆发现象，每次仅相隔数毫秒。该现象可能与等离子体不同位置发射有关，我们已经在脉冲星、木星衰变脉冲和太阳上观测到，动态光谱中出现了次级脉冲，虽然太阳的磁场比快速射电暴要低得多。但快速射电暴次级脉冲也有自己的特点，即单向传递、频率下降等特点。
综上，对于加拿大氢强度映射实验望CHIME射电望远镜所观测到的8个新FRB重复源，川陀太空认为是相当珍贵的，因为平方千米阵最近也发现了20个FRB源，没有一个有重复特点，这20个源观测时间为7至45天，没有表现出重复暴发的可能。但这种现象也并不能说明重复源依然是罕见的，平方千米阵在观测频率与CHIME射电望远镜有不一致的地方，大多数FRB源只会被重复观测一次，因此如果没有重复爆发，就可能列入单次源，但不代表这个源不会重新爆发。
图注：FRB 121102源在2018年底的时候，5天内爆发4次
形成鲜明对比的是，FRB 121102源在2018年底的时候，5天内爆发4次，如此高频发作也让科学家非常意外，这给了我们一种假象，如果没有密集爆发，就可能是单次源。新发现的8个重复源虽然给了我们更多的样本，但也带来了一些问题，让快速射电暴更加捉摸不透。比如有2个源与FRB 121102释放环境不同，即便都是重复源，也有可能存在发射机制上的差别。但至少我们明白了，重复源和非重复源是有不同的发射机制，同时非重复源有可能重新爆发，变成重复源。（未经授权谢绝转载）
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