对宇宙中最壮观的两种现象之间联系的探索目前毫无结果

拓牛李强

对宇宙中最壮观的两种现象之间联系的探索目前毫无结果。致谢:卡尔·诺克斯/奥兹格拉夫，抄送

（）据对话（埃里克·豪厄尔）：天文学家偶尔会瞥见来自太空的强烈无线电波闪光——这种闪光只持续瞬间，但在一毫秒内释放的能量相当于太阳几年释放的能量。这些“快速射电爆发”的起源是当今天文学中最大的谜团之一。

解释爆炸原因的想法并不缺乏:现有理论的目录显示了50多种可能的情况。你可以从高度磁化的中子星、密度极高的恒星碰撞或许多更极端或奇异的现象中挑选。

怎样才能搞清楚哪个理论是正确的？一种方法是使用其他渠道寻找更多关于爆发的信息:特别是使用宇宙结构中称为引力波的波纹。

在《天体物理学杂志》上发表的一项新研究中，我们交叉引用了几十个快速射电爆发观测结果和引力波望远镜的数据，看我们是否能找到任何联系。

引力波天文学

如果你想到望远镜，你可能会想到寻找电磁信号，如光，无线电波或X射线的望远镜。宇宙中的许多恒星和其他东西都会产生这些信号。但是恒星系统所在的星系中丰富的尘埃和气体会使这些信号变暗或被阻挡。

引力波是不同的:它们直接穿过物质，所以没有什么能真正阻挡它们。

迄今为止，天文学家已经探测到来自黑洞和中子星等致密恒星碰撞系统的引力波，并发现了伽马射线爆发背后的引擎。

我们也有理由认为快速射电爆发可能会产生引力波信号。

是什么产生了快速射电爆发？

一些快速射电爆发被认为是重复的，但大多数被认为是单一事件。

对于重复爆发，最近对我们银河系中一颗高度磁化的中子星的X射线和射电爆发的同时观测证明，这种类型的恒星可以产生快速射电爆发。到目前为止，还没有确定非重复者的来源。

然而，一些理论涉及到我们知道会产生强引力波的天文物体和事件。因此，如果我们知道天空中快速射电爆发发生的位置和时间，我们就可以有针对性地、灵敏地搜索同一片天空中的引力波。



研究人员在已知快速射电爆发的时间和天空位置附近，寻找来自碰撞的中子星对的引力波，以及来自中子星和黑洞的引力波。致谢:卡尔·诺克斯/奥兹格拉夫，抄送

钟声射电望远镜

为了寻找导致快速射电爆发的新证据，我参与了一项有针对性的研究，利用加拿大一架名为CHIME的射电望远镜探测到的快速射电爆发。

由于CHIME/FRB项目已经探测到了数百次快速射电爆发，因此很有可能在距离地球足够近的地方捕捉到一次，从而被引力波望远镜观测到。这一点很重要，因为快速射电爆发如此明亮，以至于在数十亿光年之外都能看到——比现在的引力波观测站能看到的要远得多。

那么我们做了什么，怎么做的呢？项目组给了我们几百个快速射电爆发的数据。由于这些数据中的大部分仍未公开，我们签署了一份特别协议，我们不会在搜索团队之外分享这些细节。

然后，我们估计了每个快速射电爆发的距离，并搜索了40个最近事件周围的引力波数据(这些事件有证据表明在引力波探测器的范围内)。

我们的搜索小组是一小组来自美国LIGO引力波天文台、意大利处女座天文台的科学家，以及来自快速射电爆发小组CHIME/FRB的合作者。

我们在每一次不重复的快速射电爆发发生的时间，在天空位置周围寻找引力波信号。对于这些不重复的信号，我们进行了两种搜索:一种是寻找已知的引力波信号，比如来自碰撞黑洞或中子的信号，另一种是寻找任何不寻常的能量爆发。

对于重复的爆发，因为我们知道至少有一个这样的源与一个磁化的中子星有关，我们寻找我们可能从一个孤立的中子星期待的那种引力波信号。

我们发现了什么？

我们发现什么了吗？好吧，这次不会。

这并不令人惊讶，因为我们认为快速射电爆发比可探测的引力波信号更常见。换句话说，引力波源只能解释快速射电爆发的一小部分。

然而，我们样本中最近的快速射电爆发几乎足够近，足以让我们排除它是由中子星和黑洞碰撞引起的可能性。到爆发的距离的不确定性意味着我们不能最终排除它，但我们受到引力波探测器的敏感范围正在接近快速无线电爆发的距离这一事实的鼓舞。

下一步是什么？
尽管这次没有明确的结果，但未来的研究可能是理解快速射电爆发的重要垫脚石。

引力波探测器已经变得比我们进行这次搜索时更加敏感，并将在未来几年继续改进。这意味着它们将允许在整个宇宙中达到更大的范围，因此我们可以测试更多的快速射电爆发样本。

我们也瞄准了来自上述我们自己星系中已知重复源的未来快速射电爆发。