We report on the discovery of eight repeating fast radio burst (FRB) sources found using the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) telescope. These sources span a dispersion measure (DM) range of 103.5 to 1281 pc cm$^{-3}$. They display varying degrees of activity: six sources were detected twice, another three times, and one ten times. These eight repeating FRBs likely represent the bright and/or high-rate end of a distribution of infrequently repeating sources. For all sources, we determine sky coordinates with uncertainties of $\sim$10$^\prime$. FRB 180916.J0158+65 has a burst-averaged DM = $349.2 \pm 0.3$ pc cm$^{-3}$ and a low DM excess over the modelled Galactic maximum (as low as $\sim$20 pc cm$^{-3}$); this source also has a Faraday rotation measure (RM) of $-114.6 \pm 0.6$ rad m$^{-2}$, much lower than the RM measured for FRB 121102. FRB 181030.J1054+73 has the lowest DM for a repeater, $103.5 \pm 0.3$ pc cm$^{-3}$, with a DM excess of $\sim$ 70 pc cm$^{-3}$. Both sources are interesting targets for multi-wavelength follow-up due to their apparent proximity. The DM distribution of our repeater sample is statistically indistinguishable from that of the first 12 CHIME/FRB sources that have not repeated. We find, with 4$\sigma$ significance, that repeater bursts are generally wider than those of CHIME/FRB bursts that have not repeated, suggesting different emission mechanisms. Our repeater events show complex morphologies that are reminiscent of the first two discovered repeating FRBs. The repetitive behavior of these sources will enable interferometric localizations and subsequent host galaxy identifications.

Fast radio bursts (FRBs) are brief, bright, extragalactic radio flashes1,2. Their physical origin remains unknown, but dozens of possible models have been postulated3. Some FRB sources exhibit repeat bursts4–7. Although over a hundred FRB sources have been discovered8, only four have been localized and associated with a host galaxy9–12, and just one of these four is known to emit repeating FRBs9. The properties of the host galaxies, and the local environments of FRBs, could provide important clues about their physical origins. The first known repeating FRB, however, was localized to a low-metallicity, irregular dwarf galaxy, and the apparently non-repeating sources were localized to higher-metallicity, massive elliptical or star-forming galaxies, suggesting that perhaps the repeating and apparently non-repeating sources could have distinct physical origins. Here we report the precise localization of a second repeating FRB source6, FRB 180916.J0158+65, to a star-forming region in a nearby (redshift 0.0337 ± 0.0002) massive spiral galaxy, whose properties and proximity distinguish it from all known hosts. The lack of both a comparably luminous persistent radio counterpart and a high Faraday rotation measure6 further distinguish the local environment of FRB 180916.J0158+65 from that of the single previously localized repeating FRB source, FRB 121102. This suggests that repeating FRBs may have a wide range of luminosities, and originate from diverse host galaxies and local environments. Only one repeating fast radio burst has been localized, to an irregular dwarf galaxy; now another is found to come from a star-forming region of a nearby spiral galaxy.

We present a catalog of 536 fast radio bursts (FRBs) detected by the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst (CHIME/FRB) Project between 400 and 800 MHz from 2018 July 25 to 2019 July 1, including 62 bursts from 18 previously reported repeating sources. The catalog represents the first large sample, including bursts from repeaters and non-repeaters, observed in a single survey with uniform selection effects. This facilitates comparative and absolute studies of the FRB population. We show that repeaters and apparent non-repeaters have sky locations and dispersion measures (DMs) that are consistent with being drawn from the same distribution. However, bursts from repeating sources differ from apparent non-repeaters in intrinsic temporal width and spectral bandwidth. Through injection of simulated events into our detection pipeline, we perform an absolute calibration of selection effects to account for systematic biases. We find evidence for a population of FRBs - comprising a large fraction of the overall population - with a scattering time at 600 MHz in excess of 10 ms, of which only a small fraction are observed by CHIME/FRB. We infer a power-law index for the cumulative fluence distribution of $\alpha=-1.40\pm0.11(\textrm{stat.})^{+0.06}_{-0.09}(\textrm{sys.})$, consistent with the $-3/2$ expectation for a non-evolving population in Euclidean space. We find $\alpha$ is steeper for high-DM events and shallower for low-DM events, which is what would be expected when DM is correlated with distance. We infer a sky rate of $[525\pm30(\textrm{stat.})^{+140}_{-130}({\textrm{sys.}})]/\textrm{sky}/\textrm{day}$ above a fluence of 5 Jy ms at 600 MHz, with scattering time at $600$ MHz under 10 ms, and DM above 100 pc cm$^{-3}$.

Abstract We report on the discovery and analysis of bursts from nine new repeating fast radio burst (FRB) sources found using the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) telescope. These sources span a dispersion measure (DM) range of 195–1380 pc cm −3 . We detect two bursts from three of the new sources, three bursts from four of the new sources, four bursts from one new source, and five bursts from one new source. We determine sky coordinates of all sources with uncertainties of ∼10′. We detect Faraday rotation measures (RMs) for two sources, with values −20(1) and −499.8(7) rad m −2 , that are substantially lower than the RM derived from bursts emitted by FRB 121102. We find that the DM distribution of our events, combined with the nine other repeaters discovered by CHIME/FRB, is indistinguishable from that of thus far non-repeating CHIME/FRB events. However, as previously reported, the burst widths appear statistically significantly larger than the thus far non-repeating CHIME/FRB events, further supporting the notion of inherently different emission mechanisms and/or local environments. These results are consistent with previous work, though are now derived from 18 repeating sources discovered by CHIME/FRB during its first year of operation. We identify candidate galaxies that may contain FRB 190303.J1353+48 (DM = 222.4 pc cm −3 ).

Fast radio bursts (FRBs) are millisecond-duration flashes of radio waves that are visible at distances of billions of light years1. The nature of their progenitors and their emission mechanism remain open astrophysical questions2. Here we report the detection of the multicomponent FRB 20191221A and the identification of a periodic separation of 216.8(1) ms between its components, with a significance of 6.5σ. The long (roughly 3 s) duration and nine or more components forming the pulse profile make this source an outlier in the FRB population. Such short periodicity provides strong evidence for a neutron-star origin of the event. Moreover, our detection favours emission arising from the neutron-star magnetosphere3,4, as opposed to emission regions located further away from the star, as predicted by some models5.

Abstract We present the host galaxies of four apparently nonrepeating fast radio bursts (FRBs), FRB 20181223C, FRB 20190418A, FRB 20191220A, and FRB 20190425A, reported in the first Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME/FRB) catalog. Our selection of these FRBs is based on a planned hypothesis testing framework where we search all CHIME/FRB Catalog-1 events that have low extragalactic dispersion measure (<100 pc cm −3 ), with high Galactic latitude (∣ b ∣ > 10°) and saved baseband data. We associate the selected FRBs with galaxies with moderate to high star formation rates located at redshifts between 0.027 and 0.071. We also search for possible multimessenger counterparts, including persistent compact radio and gravitational-wave sources, and find none. Utilizing the four FRB hosts from this study, along with the hosts of 14 published local Universe FRBs ( z < 0.1) with robust host association, we conduct an FRB host demographics analysis. We find all 18 local Universe FRB hosts in our sample to be spirals (or late-type galaxies), including the host of FRB 20220509G, which was previously reported to be elliptical. Using this observation, we scrutinize proposed FRB source formation channels and argue that core-collapse supernovae are likely the dominant channel to form FRB sources. Moreover, we infer no significant difference in the host properties of repeating and apparently nonrepeating FRBs in our local Universe FRB host sample. Finally, we find the burst rates of these four apparently nonrepeating FRBs to be consistent with those of the sample of localized repeating FRBs observed by CHIME/FRB. Therefore, we encourage further monitoring of these FRBs with more sensitive radio telescopes.

Abstract In 2021, a catalog of 536 fast radio bursts (FRBs) detected with the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) radio telescope was released by the CHIME/FRB Collaboration. This large collection of bursts, observed with a single instrument and uniform selection effects, has advanced our understanding of the FRB population. Here we update the results for 140 of these FRBs for which channelized raw voltage (“baseband”) data are available. With the voltages measured by the telescope’s antennas, it is possible to maximize the telescope sensitivity in any direction within the primary beam, an operation called “beamforming.” This allows us to increase the signal-to-noise ratios of the bursts and to localize them to subarcminute precision. The improved localizations are also used to correct the beam response of the instrument and to measure fluxes and fluences with an ∼10% uncertainty. Additionally, the time resolution is increased by 3 orders of magnitude relative to that in the first CHIME/FRB catalog, and, applying coherent dedispersion, burst morphologies can be studied in detail. Polarization information is also available for the full sample of 140 FRBs, providing an unprecedented data set to study the polarization properties of the population. We release the baseband data beamformed to the most probable position of each FRB. These data are analyzed in detail in a series of accompanying papers.

Abstract We present the localization and host galaxy of FRB 20190208A, a repeating source of fast radio bursts (FRBs) discovered using CHIME/FRB. As part of the Pinpointing REpeating ChIme Sources with EVN dishes repeater localization program on the European VLBI Network (EVN), we monitored FRB 20190208A for 65.6 hr at ∼1.4 GHz and detected a single burst, which led to its very long baseline interferometry localization with 260 mas uncertainty (2 σ ). Follow-up optical observations with the MMT Observatory ( i ≳ 25.7 mag (AB)) found no visible host at the FRB position. Subsequent deeper observations with the Gran Telescopio Canarias, however, revealed an extremely faint galaxy ( r = 27.32 ± 0.16 mag), very likely (99.95%) associated with FRB 20190208A. Given the dispersion measure of the FRB (∼580 pc cm −3 ), even the most conservative redshift estimate ( z max ∼ 0.83 ) implies that this is the lowest-luminosity FRB host to date (≲10 8 L ⊙ ), even less luminous than the dwarf host of FRB 20121102A. We investigate how localization precision and the depth of optical imaging affect host association and discuss the implications of such a low-luminosity dwarf galaxy. Unlike the other repeaters with low-luminosity hosts, FRB 20190208A has a modest Faraday rotation measure of a few tens of rad m −2 , and EVN plus Very Large Array observations reveal no associated compact persistent radio source. We also monitored FRB 20190208A for 40.4 hr over 2 yr as part of the Extragalactic Coherent Light from Astrophysical Transients repeating FRB monitoring campaign on the Nançay Radio Telescope and detected one burst. Our results demonstrate that, in some cases, the robust association of an FRB with a host galaxy will require both high localization precision and deep optical follow-up.

FRB 20121102A was the first fast radio burst to be observed to repeat. Since then, thousands of bursts have been detected by multiple radio telescopes around the world. Previous work has shown an indication of a cyclic activity level with a periodicity of around 160 days. Knowing when the source repeats is essential for planning multi-wavelength monitoring to constrain the emission extent and progenitor source. We report the monitoring of FRB 20121102A using the 100-m Effelsberg radio telescope in the L band and update the periodicity of the cyclic activity level. We used the Lomb-Scargle periodogram on a sample of 284 observing epochs, of which percent correspond to detections and percent to non-detections. Our dataset is composed of the seven epochs of our monitoring plus publicly available data. We investigated two methods: i) a binary model, describing the observing epochs with if there are detections and with 0 for non-detections, and ii) a normalised rates model that considers the inferred detection rates. We report no detections in 12.5-hour observations down to a fluence of s . The best period we find for the cyclic activity window is days for the binary model and days for the normalised rates model. We show the activity phase to be percent . The normalised rates show clear Gaussian-like behaviour for the activity level, in that the number of detections peaks at the centre of the activity window. The periodicity found through both methods is consistent for the L- and S-band datasets, implying it is intrinsic to the source. The activity phase in the S band however, shows an indication of it ending before the L-band activity phase, supporting the idea of a chromatic dependence of the activity window. The sample in the C band is not large enough to further confirm this result.