天文學家首次發現了深空無線電波爆發的源頭

在困惑了十年之後，天文學家們已經找到了一個來自銀河系外深處的神祕無線電波爆炸的源頭：一個距離地球30億光年的矮星系。這是對一個巨大的天文謎團進行研究的一個顯著的開端。科學家們仍然不知道是什麼導致了這些深空脈衝，但是定位產生脈衝的星系使我們更接近於找出脈衝的來源。...

在困惑了十年之後，天文學家們已經找到了一個來自銀河系外深處的神祕無線電波爆炸的源頭：一個距離地球30億光年的矮星系。這是對一個巨大的天文謎團進行研究的一個顯著的開端。科學家們仍然不知道是什麼導致了這些深空脈衝，但是定位產生脈衝的星系使我們更接近於找出脈衝的來源。

首次發現於2007年，其中只有18個被髮現。它們被稱為快速無線電爆發，或frb，因為它們發生的時間只有毫秒；它們飛逝的本性使它們很難在行動中捕捉到一隻，甚至更難弄清楚它們在天空中的確切位置。

但天文學家們幸運地發現了一個被稱為frb121102的特殊爆發：它是已知唯一一個重覆出現的爆發，這意味著已經檢測到來自天空同一位置的多個射電爆發。康奈爾大學發現這種重覆現象的天文學家沙米·查特吉（Shami Chatterjee）告訴《邊緣》（the Verge）雜誌，這使得科學家們更容易再次捕捉到這種現象。這一發現使查特吉產生了用巨大的射電望遠鏡網路持續觀測frb121102的想法。果然，他和他的團隊在經過數小時的觀察後，獲得了多次爆發的高解析度影象，從而追蹤到了frb121102的源頭。他們的工作在今天發表在《自然》和《天體物理學雜誌快報》上的三項研究中有詳細的介紹。

現在研究人員知道了產生FRBs的宇宙鄰域，他們可以更仔細地研究這個星系——這可能有助於找出這些快脈衝的起源。FRBs也可能有其他用途。由於frb起源於遙遠的地方，它們必須透過許多星際垃圾，如氣體和等離子體，才能到達地球。一旦科學家知道訊號來自哪個星系，無線電波就可以幫助科學家確定到達這裡需要多少氣體和等離子體。”我用的類比是，到目前為止，我們可能還知道它來自哪個國家現在我們知道了家庭住址。”

快速射電爆發之謎

當FRBs首次被髮現時，人們對這些訊號是否真的來自太空存在爭議。天文學家懷疑它們是否只是某種奇怪的幹擾。但經過仔細觀察，研究人員發現FRB是獨一無二的。通常，無線電波的突發會同時出現不同的波頻率，但是frb具有分散的頻率。每個FRB的最高頻率到達地球稍早，而最低頻率到達地球稍晚。這是一個跡象，表明這些FRB是疲憊的旅行者，他們穿越了大量星際氣體和等離子體，幹擾了他們的訊號。

而FRB訊號被搞得一團糟，天文學家確信它們來自銀河系之外。但這又帶來了另一個問題：這些爆發一定來自一個超亮的光源。”就像絕對的，難以置信的明亮，”查特吉說。專家們已經提出了幾十種理論，比如中子星的災難性碰撞或者黑洞自身的撕裂。但沒有人同意一個單一的解釋。

後來FRB12102的發現改變了一切。由於它的重覆性，天文學家知道它的來源不可能是任何***或被摧毀的物體。”“在同一地點，在同一距離，這樣的事情不會再重覆了，”查特吉說所以這基本上結束了大量的模型。“也許不止一種東西能夠創造出frb——這就是為什麼沒有一個單一的解釋。但唯一確定的方法是找到宿主星系。

把目標對準家庭住址

為了查明來源，查特吉和他的團隊轉向卡爾G。Jansky超大陣列（VLA）。它是新墨西哥州27臺射電望遠鏡的集合，呈Y字形展開。到目前為止，只有大型單碟式射電望遠鏡才能探測到FRBs，它們當時可以觀測到一大片天空。這些型別的望遠鏡對探測frb更為敏感，但它們在定位上並不那麼熟練。然而，VLA就像一個數英里寬的望遠鏡，讓天文學家能夠獲得frb121102家庭住址所需的高解析度影象。

在他們發現的地方，研究人員發現了兩個誘人的細節。在這個位置確實有一個持久的射電源——可能是重覆的FRB的起源。有一道微弱的光暈，原來是一個很小的星系。研究人員隨後能夠利用星系的光譜測量星系離開地球的速度。透過計算出星系的運動，研究人員能夠將星系放置在30億光年之外。

查特吉說：“這很特別，因為這會立即告訴你，當脈衝發射時，它必須有多少能量，才能在宇宙中傳播30億年，到達我們身邊並被探測到。”。

未解之謎

查特吉的團隊仍然不確定是什麼導致了重覆的無線電波，儘管他們有一些可能的解釋。一種觀點認為，星系中心的黑洞是活躍的，以光速噴出粒子噴流。時不時，一團等離子體可能會蒸發其中一股射流，產生明亮的閃光。”我們不太喜歡這種模式，但這是可能的，”查特吉說。

另一種可能性是，FRB來自一種密度很高的中子星，這種中子星具有極強的磁場，稱為磁星。天文學家在我們的星系中發現了產生明亮射電脈衝的磁星，但沒有什麼比frb121101更明亮。所以必須要有什麼東西來放大脈衝，就像放大鏡把光束聚焦在螞蟻身上一樣。Chatterjee說：“這可能意味著等離子體團正排成一排，正好聚焦地球上的無線電波，使它們格外明亮。”“這很有道理，”他說我們沒有引用任何激進的新物理學。”

不過，frb121101只是一個樣本，科學家喜歡多個樣本。因此，查特吉說，下一個重點是找到另一個重覆的聯邦儲備銀行。天文學家想知道是否所有的frb都會重覆——這個問題還沒有完全得到回答。有可能每個FRB都有多個突發，而我們根本沒有檢測到它們。或者可能有一個完整的FRB譜。”我們從伽馬射線中知道有多種型別的伽馬射線；發現第一個FRB的西弗吉尼亞大學天體物理學家鄧肯·洛裡默（Duncan Lorimer）告訴《邊緣報》（the Verge）在人們的腦海裡，這可能是人口的一端。”

找到另一個重覆的FRB將更容易確定另一個宿主星系。一旦有足夠多的FRB源，科學家就可以真正開始用它們來測量星系間的物質。天文學家去年用一種新發現的FRB探測了星系間塵埃，但由於他們不知道訊號的確切來源，他們的測量結果並不可靠。今天的發現並非如此，因此它仍可能產生訊號所經過的氣體和等離子體的重要資料。”查特吉說：“關於這件事，沒有人會擺手。”我們知道它來自這個矮星系。”