后生可畏的ASKAP与数量近乎翻倍的快速射电暴
在快速射电暴（FRB）搜索的舞台上，澳大利亚平方千米阵探路者（ASKAP）还只能算是一张新面孔：它在2017年才刚刚公布了第一个由自家发现的FRB事件。但是今年其团组陆续发表的结果（包括近期的一篇论文）却着实让世人大吃一惊——这组天线阵只花了一年多一点的时间，就入账了20余起FRB事件。这是什么概念？要知道，在此之前，举全球射电望远镜10年之力，此类爆发现象也只是被人找到了二、三十个；而这20多起新发现的爆发，在数量上已基本与FRB探测的主力——澳大利亚64米Parkes望远镜的战绩持平。
南天银河照耀之下的ASKAP阵列。（图片提供：Alex Cherney）
ASKAP能够取得如此不俗成果的要诀在于其一次性可观测的范围。作为随机事件，FRB的发生位置不定且持续时间短暂，搜索它们无异于撞大运。像Parkes这样的望远镜哪怕借助多波束接收机，也不过才能覆盖数十角分的天区；同样参与过FRB探测的绿堤和阿雷西博望远镜就更不要提了，它们庞大的反射面意味着对应的视场更窄，在搜索明亮瞬变源的情况下，通常属于优势的大口径反而变成了负担。而组成ASKAP的36架抛物面天线，其本身口径只有12米，波束宽度自然大大增加；更且它们均装配有新型相控阵接收机，让视场宽度和覆盖紧密程度更上层楼。在观测期间，ASKAP采取让每架天线指向方位略微不同的方式，最终可以实现宽达数度的紧密天空覆盖。在这种情况下，被纳入囊中的FRB数量自然有了质的提升。
ASKAP捕获的部分FRB及其对应的波束覆盖范围示意。（图片提供：OzGrav, Swinburne University of Technology）
其中光是近期的Shannon et al. (2018)就已经公布了20起FRB事件。这些事件发生时间是2017年1月到2018年2月，观测的中心频率是1.3 GHz左右，比先前Parkes探测的频率稍低。这些暴的色散量分布范围较广，从FRB 171020再创新低的114到FRB 170428偏高的991秒差距每立方厘米不等（鉴于银河系对其的贡献基本可以认为小于数十秒差距每立方厘米，所以色散再低，也还可以认为是河外起源的）。在流量方面，这批FRB还创下了新记录——FRB 180110以420央斯基·毫秒的总流量是已得到可靠测量的FRB中积分流量最高的一个。其他样本的流量分布也符合宇宙学规则，为快速射电暴现象的河外起源说提供了有力支持。
与其他绝大多数同类现象一样，在ASKAP（以及Parkes）组织的后续观测期间，所有这20起FRB都并无复发。但略有些古怪的是，这一批暴的辐射都表现出了频谱结构，这种结构的宽窄不一，最宽可达总观测频带的一半；还有数种结构相互叠合的现象发现。这样的结构可能是射电波在传播过程中遭受星际闪烁或其他效应导致的，但也不排除是暴源的本征特性。值得一提的是，在其他望远镜探测的FRB事件中，除了个别例外，类似的结构并不明显。
Shannon et al. (2018)公布的20个FRB的光变曲线与扫频图。（图片来源：Shannon et al. 2018）
另一个有些奇怪的现象是，ASKAP的这些样本平均色散量只有440差距每立方厘米，要比Parkes的样本小一半左右。这一点或许要借助两架望远镜的灵敏度不同来解释——Parkes接收机的天区覆盖虽小，灵敏度却几乎是ASKAP的50倍，所以自然有能力探测更远进而更暗弱的爆发。作为对这一点的佐证，Parkes样本中更能反映色散量分布的统计中值（而非简单的平均数）更为接近ASKAP的结果，在一定程度上可以说明问题。
美中不足的是，ASKAP的FRB后端，时间分辨率只有1.23毫秒，这对于解析持续只有数毫秒的现象来说是非常不够的。所以就时间结构方面，这批数据并没有给出太多的特别之处。另外这套后端系统的频谱分辨率也不算太高，只有1 MHz，不过好在FRB是连续谱辐射，对这方面性能的要求不是太严苛。
但ASKAP虽然是干涉仪，其最大基线长度却也只有几千米，不能以足够判断暴源宿主星系的分辨率来给定每个暴的位置。但对于色散最低的FRB 171020而言，近距离星系数量并不多，因此能够提供额外的筛查标准。因此相关的研究者有计划在此基础上开展更加深入的观测，以图认识这起事件的源头以至本质——它究竟是重复暴FRB 121102的同类，还是截然不同的另一种现象？如果答案是后者，那么这两种过程的发生环境有何异同？
无论如何，单凭FRB探测率来看，ASKAP这组堪称扫描速度最快的巡天阵列在这一年多的时间里势头之猛、进展之快，不禁令人刮目相看。再考虑今年夏天崭露头角的CHIME可观的前景，在不远的将来，快速射电暴研究领域的可能风光真是诱人。不过更重要的是，这些新一代望远镜让爆发数量激增的背后实际上意味着射电天文学大视场观测技术的飞跃，这一点才是更激动人心的。
