天文学家首次将神秘的快速射电爆发与引力波联系起来

我们刚刚在《自然天文学》上发表了证据，证明可能产生来自遥远星系的神秘无线电波爆发，称为快速射电暴或FRB。

两颗碰撞的中子星 - 每颗都是爆炸恒星的超致密核心 - 当它们合并成“超质量”中子星时会产生一阵引力波。我们发现，两个半小时后，当中子星坍缩成黑洞时，它们产生了FRB。

或者我们认为是这样。证实或反驳我们理论的关键证据——来自快速射电暴方向的光学或伽马射线闪光——在大约四年前消失了。几个月后，我们可能会有另一个机会来发现我们是否正确。

简短而有力

FRB是来自太空的非常强大的无线电波脉冲，持续时间约为千分之一秒。利用澳大利亚射电望远镜澳大利亚平方公里阵列探路者(ASKAP)的数据，天文学家发现大多数FRB来自如此遥远的星系，光需要数十亿年才能到达我们。但是，自2007年首次发现以来，产生这些无线电波爆发的原因一直困扰着天文学家。

最好的线索来自我们银河系中一个名为SGR 1935 + 2154的物体。它是一颗磁星，是一颗中子星，其磁场比冰箱磁铁强约一万亿倍。28 年 2020 月 <> 日，它产生了一阵猛烈的无线电波——类似于 FRB，但威力较小。

天文学家长期以来一直预测，两颗中子星 - 一个双星 - 合并产生黑洞也应该产生无线电波。两颗中子星将具有高磁性，黑洞不可能有磁场。这个想法是当中子星合并并坍缩成黑洞时磁场突然消失，产生快速射电爆发。不断变化的磁场会产生电场——这是大多数发电站发电的方式。坍塌时磁场的巨大变化可能产生FRB的强烈电磁场。

寻找冒烟的枪

为了验证这一想法，西澳大利亚大学的硕士生亚历山德拉·莫罗亚努(Alexandra Moroianu)寻找美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)探测到的合并中子星。LIGO搜索的引力波是时空中的涟漪，由两个大质量物体(如中子星)的碰撞产生。

LIGO发现了两个双中子星合并。至关重要的是，第二个被称为GW190425，发生在一个名为CHIME的新型FRB狩猎望远镜也运行时。然而，作为新数据，CHIME花了两年时间才发布了第一批数据。当它这样做时，Moroianu迅速发现了一个名为FRB 20190425A的快速射电暴，该射暴发生在GW190425之后仅两个半小时。

尽管这令人兴奋，但有一个问题 - LIGO的两个探测器中只有一个当时在工作，这使得GW190425的确切来源非常不确定。事实上，有5%的可能性这可能只是一个巧合。

更糟糕的是，费米卫星本可以探测到合并产生的伽马射线——确认GW190425起源的“吸烟枪”——当时被地球挡住了。

不太可能是巧合

然而，关键的线索是FRB追踪它们通过的气体总量。我们知道这一点，因为高频无线电波比低频波在气体中传播得更快，因此它们之间的时间差告诉我们气体的数量。

因为我们知道宇宙的平均气体密度，所以我们可以将这种气体含量与距离联系起来，这被称为麦夸特关系。FRB 20190425A 的行驶距离与 GW190425 的距离几乎完美匹配。宾果游戏!

那么我们是否发现了所有FRB的来源?不。宇宙中没有足够的合并中子星来解释FRB的数量 - 有些仍然必须来自磁星，就像SGR 1935 + 2154一样。

即使有所有的证据，仍有200分之一的可能性，这一切都可能是一个巨大的巧合。然而，LIGO和另外两个引力波探测器Virgo和KAGRA将在今年五月重新开启，并且比以往任何时候都更加敏感，而CHIME和其他射电望远镜已准备好立即探测到中子星合并中的任何FRB。

几个月后，我们可能会发现我们是否取得了关键突破，或者它是否只是昙花一现。