作者/牛陈晖朱余浩(中国科学院国家天文台)
近日，中国科学家借助500米口径球面射电望远镜(“五百米口径球面射电望远镜(fast)”)，发现了世界上首个持续活跃的重复快速射电爆发FRB 20190520B 。那么，什么是快速射电爆发呢？五百米口径球面射电望远镜(FAST)是如何捕捉到它们的？这个新发现的意义是什么？
01
当快速无线电脉冲向你袭来时，不要眨眼 。
如果我们能变成“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”，就能“听”到来自宇宙的“声音”:137亿年前BIGBANG留下的微弱辐射信号；来自银河系中脉冲星的周期性脉冲；而我们今天的主角——来自银河系外的快速射电爆发 。
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制图/罗梅
快速射电爆发是一种高能天体物理现象 。和微波、红外线、紫外线一样，是电磁波 。目前观测到的波长从几厘米到一米不等，呈现波动性 。
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已发现的快速射电暴比例示意图（绘图 / 骆玫）发现的快速射电爆发示意图(制图/罗梅)
它的爆炸时间只有1/1000秒 。我们经常用“眨眼”来比喻很短的时间 。人类眨眼的时间约为0.75秒，可见快速射电暴转瞬即逝 。但是，在这么短的时间内，却能释放出相当于太阳辐射一整年的能量 。
这么高的能量会对地球产生影响吗？如果出现在太阳系周围，后果不堪设想 。幸运的是，迄今为止发现的大部分快速射电爆发都来自遥远的星系 。虽然爆发能量巨大，但信号到达地球后已经非常微弱 。不仅不会影响我们的生活，我们还需要“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”等设备来感知它的存在 。
02
“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”
我想继续接受“快乐”
早期科学家一直认为快速射电暴是“一次性的”，直到2016年才发现快速射电暴的重复爆发 。但即便如此，短暂的相遇也不足以让我们“看清楚”快速射电暴的“真实内容” 。
中国科学家借助“五百米口径球面射电望远镜(fast)”发现的快速射电爆发，是世界上第一个持续活跃的重复快速射电爆发(简称“重复爆发”) 。也就是说，到目前为止，只有“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”不断收到来自宇宙的“幸福”！这为科学家进一步揭示快速射电爆发的起源和机制奠定了基础 。
03
如何找到快速射电暴的“故乡”？?
除了快速的无线电爆发，宇宙中充满了各种电磁信号 。我们如何定位它？这是关于分散的现象 。
生活中最常见的色散现象就是雨后阳光照射到空中的雨滴，经过折射和反射形成彩虹 。如果我们把电磁波的不同频率成分比作不同颜色的光，那么它们在传播路径上也会形成彩虹般的多彩景象 。
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彩虹形成的原理(绘画/旅行)
电磁波的色散现象与其传播路径中遇到的电子总数有关 。电子就像雨滴 。电磁波通过的电子越多，越分散，不同频率成分到达地球的时间间隔越长 。通过计算不同频率分量的时间延迟，可以得到电磁波传播时通过的电子总数 。将测得的电子总数与银河系中这个方向的电子数进行比较，可以发现大多数快速射电暴穿过的电子数是非常大的，远远高于银河系中这个方向的电子数，也就是说大多数快速射电暴的“故乡”都在银河系之外 。