该信号被归类为快速射电暴(FRB)——一种来自未知天体物理来源的强烈无线电波爆发，通常最多持续几毫秒。然而，这个新的信号持续了3秒，比一般的快速射电暴长1000倍。在这个窗口内，研究小组检测到每0.2秒重复一次的无线电波爆发，以明确的周期模式，类似于心脏的跳动。

研究人员将该信号标记为FRB 20191221A，它是目前为止检测到的持续时间最长、周期模式最清晰的FRB。

信号的来源是一个遥远的星系，距离地球数十亿光年。确切的来源可能是什么仍然是一个谜，尽管天文学家怀疑信号可能来自射电脉冲星或磁星，这两种都是中子星的类型——密度极高、快速旋转的巨型恒星坍缩核心。

麻省理工学院Kavli天体物理与空间研究所的博士后Daniele Michilli说:“宇宙中发射严格周期信号的东西并不多。”“我们所知道的在我们自己的星系中的例子是射电脉冲星和磁星，它们旋转并产生类似灯塔的光束发射。我们认为这个新信号可能是一颗磁星或脉冲星。”

该团队希望从这个源中检测到更多的周期信号，然后可以用作天体物理时钟。例如，爆炸的频率，以及当源远离地球时它们是如何变化的，可以用来测量宇宙膨胀的速率。

这一发现发表在今天的杂志上自然该报告的作者是CHIME/FRB合作小组的成员，包括麻省理工学院的合著者Calvin Leung、Juan Mena-Parra、Kaitlyn Shin和麻省理工学院的Kiyoshi Masui，以及Michilli，他首先是麦吉尔大学的研究员，然后是麻省理工学院的博士后。

“轰隆、轰隆、轰隆”

自从2007年第一个快速射电暴被发现以来，在整个宇宙中已经发现了数百个类似的射电闪光，最近的一次是由加拿大氢强度映射实验(CHIME)探测到的，这是一个干涉射电望远镜，由四个大型抛物反射镜组成，位于加拿大不列颠哥伦比亚省的自治州射电天体物理天文台。

随着地球的旋转，CHIME不断地观测天空，并被设计用来收集宇宙最早期阶段由氢发出的无线电波。该望远镜对快速射电暴也很敏感，自2018年开始观测天空以来，CHIME已经探测到来自天空不同部分的数百个快速射电暴。

到目前为止观测到的绝大多数快速射电暴都是一次性的——持续几毫秒的超亮无线电波爆发。最近，研究人员发现了第一个周期性快速射电暴，它似乎发射出有规律的无线电波。这个信号包括一个为期四天的随机爆发窗口，然后每16天重复一次。这个16天的周期表明了一种周期性的活动模式，尽管实际的无线电爆发信号是随机的，而不是周期性的。

2019年12月21日，CHIME接收到一个潜在的快速射电暴信号，这立即引起了正在扫描传入数据的Michilli的注意。

“这很不寻常，”他回忆道。它不仅非常长，持续了大约3秒，而且有非常精确的周期性峰值，发出一秒钟的每一部分——砰、砰、砰——就像心跳一样。这是第一次信号本身具有周期性。”

才华横溢的爆发

在分析FRB 20191221A的射电爆发模式时，Michilli和他的同事们发现了它与我们银河系射电脉冲星和磁星发射的相似之处。射电脉冲星是一种发射无线电波束的中子星，当恒星旋转时就会出现脉冲，而磁星则会由于其极端的磁场而产生类似的发射。

新信号与我们银河系脉冲星和磁星发射的无线电信号之间的主要区别是，FRB 20191221A似乎要亮100多万倍。Michilli说，发光的闪光可能来自一个遥远的射电脉冲星或磁星，它们在旋转时通常不那么亮，由于某种未知的原因，在一个罕见的三秒窗口中，CHIME幸运地捕捉到了一连串明亮的爆发。

“CHIME现在已经探测到许多具有不同性质的快速射电暴，”Michilli说。“我们已经看到一些生活在非常动荡的云层中，而其他的看起来像是在干净的环境中。从这个新信号的性质来看，我们可以说，在这个源周围，有一团等离子体，一定是非常湍流的。”

天文学家希望从周期性的FRB 20191221A中捕捉到更多的爆发，这可以帮助他们完善对其来源的理解，以及对中子星的理解。

Michilli说:“这次探测提出了一个问题:是什么导致了这种我们从未见过的极端信号，以及我们如何利用这种信号来研究宇宙。”“未来的望远镜有望每个月发现数千个快速射电暴，到那时我们可能会发现更多这样的周期信号。”

这项研究部分得到了加拿大创新基金会的支持。

故事来源:

材料所提供的麻省理工学院．Jennifer Chu原创。注意:内容可以根据风格和长度进行编辑。

期刊引用：

1. 美联储一致/协作。安徒生，b.c.，班杜拉，K.等。快速射电暴的次秒周期．自然2022 . DOI:10.1038 / s41586 - 022 - 04841 - 8

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