天文学家终于找到最亮快速射电暴的来源

来自遥远宇宙的闪光

快速射电暴是天文学最引人入胜的神秘现象之一：来自深空的毫秒级强射电波脉冲，在极短的时间内释放的能量超过太阳多天的能量释放。自2007年被发现以来，数百颗快速射电暴已被编目，但其起源一直令人困惑。现在天文学家取得了重大突破，成功地将有史以来探测到的最亮的快速射电暴追溯到其源星系。

所讨论的暴发在天文学目录中被指定为FRB 20220912A，最初由加拿大不列颠哥伦比亚省的CHIME射电望远镜在其常规扫描北方天空时检测到。其信号强度非同寻常——大约是记录中次亮FRB的十倍能量——促使全球多个望远镜立即进行后续观测。通过超长基线干涉测量技术进行的精确位置测量，现已将该暴发确定在距离地球约36亿光年的星系内的一个特定区域。

寄主星系告诉我们什么

寄主星系是一个巨大的恒星形成星系——这种环境中恒星演化进行迅速，产生大量最终演变成超新星、中子星和恒星质量黑洞的大质量恒星。这些致密天体的种群被认为与快速射电暴的产生有关，寄主星系的特征符合理论家预测的这些事件的沃土。

对大多数快速射电暴最主要的理论解释是它们由磁星产生——一类特殊的中子星，其磁场强度比地球强数万亿倍。磁星可以经历星震或磁重联事件，在毫秒内释放大量能量。2020年从我们自己的银河系中已知磁星检测到快速射电暴是对这一假说的里程碑式确认。

FRB 20220912A定位于巨大的恒星形成星系与磁星假说一致，但并未明确排除其他解释。一些研究人员提出，高能快速射电暴可能源于致密天体之间的碰撞——这类事件也倾向于发生在活跃的恒星形成区域。

快速射电暴作为宇宙工具

除了作为奇异天体物理现象的内在兴趣外，快速射电暴已成为宝贵的科学仪器。当射电信号跨越数十亿光年的星系间空间时，它们被漫散星系间介质中的电子所散射。通过测量这种散射，天文学家可以探测暴发源和地球之间物质的密度和分布，实质上是将快速射电暴用作宇宙结构的逆光探针。

极其明亮的FRB 20220912A提供了这种罕见的强力探针。其高信噪比允许对沿特定视线的星系间介质进行详细测量，结合现已知的源距离，可以限制物质如何在最大尺度上分布在宇宙中的模型。

走向完全理解的道路

尽管取得了进展，快速射电暴产生的基础物理仍未完全被理解。为什么有些快速射电暴重复出现，而其他的似乎只发生过一次？是什么决定了观测到的巨大能量范围？下一代射电天文台，包括在南非和澳大利亚部分运行的平方公里阵列，将以比当前仪器高许多个数量级的频率探测快速射电暴，并自动提供亚弧秒精度定位。这个在不到二十年内从零个已知例子发展到数百个的领域已经准备好再次呈指数增长——随之而来的是对宇宙一些最剧烈事件更深入的理解。

本文基于新科学家的报道。阅读原文。