解开快速射电爆发的奇怪谜团

SETI 研究所的研究人员使用艾伦望远镜阵列观察到了来自 FRB 20220912A 的 35 次爆发，突显了快速射电爆发的神秘本质及其可能源自极端宇宙物体。 图片来源：SciTechDaily.com

这项工作证明，具有独特功能的新型望远镜（例如 ATA）可以为解开 FRB 科学的未解之谜提供新的角度。

SETI 研究所的科学家团队揭示了对快速射电暴（FRB）这一宇宙奥秘的新见解。 SETI 研究所的艾伦望远镜阵列 (ATA) 发现并详细观察了 FRB 20220912A 的重复，揭示了这些空间信号的性质。

FRB 是来自深空的短暂而强烈的无线电波闪光。 虽然大多数只发生一次，但一些“中继器”多次发送信号，进一步模糊了对其起源的理解。 在 541 小时的观测过程中，研究人员检测到来自中继器 FRB 20220912A 的 35 个快速射电爆发。 使用 ATA 进行的观测涵盖了广泛的无线电频率，并揭示了令人着迷的模式。 所有 35 个 FRB 均位于频谱底部，每个都有独特的能量特征。

使用艾伦望远镜阵列、频率平均脉冲轮廓和时间平均光谱检测 FRB 20220912A 所有爆发的动态光谱（或“级联”模式）。
时间序列图中的红色阴影区域表示特定子突发的时间段，红色垂直线标记相邻子突发的边界。 图片来源：SETI 研究所

SETI 研究所观察的见解

“这项工作令人兴奋，因为它证实了已知的 FRB 特性，并发现了一些新的特性，”SETI 研究所的 Sofia Shaikh 博士说，他是 NSF MPS-Ascend 博士后研究员兼主要作者。 “我们正在缩小快速射电爆发的来源范围，例如磁星等极端天体，但没有任何现有模型可以解释迄今为止观察到的所有特性。很高兴能够成为 ATA 进行的第一项 FRB 研究的一部分 -这项工作证明，具有独特功能的新型望远镜（如 ATA）可以为解开 FRB 科学的未解之谜提供新的角度。

详细结果最近发表在该杂志上 英国皇家天文学会每月通知 （MNRAS），显示了快速射电暴的有趣行为。 这些模糊信号显示了频率的下移、带宽和中心频率之间的联系以及突发持续时间随时间的变化。 研究小组还注意到一些以前没有报道过的事情：在两个月的观察期间，爆炸的中心频率明显下降，揭示了意想不到的宇宙滑翔哨声。

FRB 20220912A 数据集的两个参数（中心频率和带宽）是随时间变化绘制的，采用修正儒略日期 (MJD)，从活动开始到结束（大约 60 天的时间段）。 图 a) 表明 FRB 的中心频率在活动过程中逐渐减小（拟合和非参数 LOWESS 指南的残差如下图所示，蓝色）。 图 b) 显示带宽随着时间的推移同样减少。 图片来源：SETI 研究所

此外，研究人员利用这些观测结果来预测最亮的 FRB 20220912A 的临界点，表明它们对整体宇宙信号率的贡献。 事实上，在这些观测期间，这个特殊的物体对天空中所有强大的快速射电爆发的一小部分负责。

该研究还研究了突发序列的时间模式，寻找快速无线电突发内和之间的重复。 没有发现明显的模式，凸显了这些天体现象的不可预测性。

艾伦望远镜阵列的作用

这项工作证明了 ATA 在解开快速射电暴之谜方面发挥的重要作用。 ATA 具有同时记录大量频道的独特能力，即使它们间隔很远，例如，某些频率非常高，另一些频率非常低。 这允许在 FRB 到达时进行抽查，以限制 FRB 同时在高频和低频下执行的操作。 持续的更新有望提供更多功能，让我们能够同时在更多频率上看到微弱的快速射电爆发，从而确保 ATA 始终处于发展我们对快速射电爆发理解的最前沿。

艾伦望远镜阵列 (ATA) 位于美国加利福尼亚州哈特溪射电天文台。 ATA 由 SETI 研究所运营，被设计为技术特征搜索的专用工具，并有潜力成为研究瞬态的强大工具。 图片来源：乔·马维亚

“升级计划开始三年后，我们很高兴看到 ATA 参与 FRB 研究，”SETI 研究所 ATA 项目科学家兼合著者 Wael Farah 博士说。 “ATA 拥有独特的功能，可用于众多研究工作，包括快速瞬态操作。”

这一具有里程碑意义的发现代表着在不断探索宇宙中极端物体秘密的过程中向前迈出了重要的一步。 随着科学家不断探索宇宙，我们发现的每一个独特特征都让我们更进一步了解这些引人注目的宇宙信号的起源和本质。

参考：“使用艾伦望远镜阵列表征重复出现的 FRB 20220912A”，作者：Sophia Z. 谢赫、瓦尔·法拉赫、亚历山大·W·波拉克、安德鲁·B.V.、西蒙、穆罕默德·A. 沙玛，路易吉·F. 克鲁兹，罗伊 H. 戴维斯，大卫 R. DeBoer、Vishal Gajjar、Phil Karn、Jamar Keetling、Wenbin Lu、Mark Masters、Pranav Premnath、Sarah Schultz、Carol Shoemaker、Gurmehar Singh 和 Michael Snodgrass，接受， 英国皇家天文学会每月通知。
arXiv：2312.07756