天文学家在解决一个奇怪的宇宙谜团方面取得了巨大的进步

说到宇宙中最强大的物体，你会想到什么？也许是原子弹，或者是超级强大的太阳，对吧？那么，让我来介绍一下快速射电暴：这是一种奇怪的现象，持续时间只有几千分之一秒，但释放的能量却比太阳 80 年释放的能量还要多。在任何特定时刻，都有数以千计的快速射电暴在太空中闪现，但对于如此普遍和强大的东西，我们几乎不知道它们是如何以及为什么形成的。这在很大程度上与这样一个事实有关：自 2007 年首次发现它们以来，科学家们一直无法完全确定它们来自何处。它们是被黑洞驱逐出来的吗？它们是失控恒星的延伸吗？它们是外星智慧生物试图与我们交流的迹象吗？

我们刚刚在解决这个问题上迈出了一大步。在周四发表于《科学》杂志上的一项研究中，一个国际团队报告了首次对非重复 FRB 起源点的定位。“这是我们第一次发现它并拥有正确类型的数据来定位它的 [FRB]，”澳大利亚联邦科学与工业研究组织 (CSIRO) 的天文学家、新论文的主要作者 Keith Bannister 说。“我们必须在望远镜中建立所谓的‘实况重播’模式来定位这个 FRB。”

这种“实景重播”系统可能是我们所需要的突破性创新，以最终揭示哪些奇异的宇宙现象正在产生并向宇宙的其他部分发射 FRB。

“这真是一个伟大的发现，”纽约市哥伦比亚大学的天体物理学家 Brian Metzger 说道，他没有参与这项研究。“我不想直接比较它们，但从某种程度上来说，一个定位值 100 个我们不知道它们来自哪里的事件。你可以获得很多背景信息。”

焦点是 FRB 180924，这是天文学家目前发现的第 86 个 FRB。众所周知，此类信号转瞬即逝，而这个信号仅持续 1.3 毫秒——对人类来说几乎是昙花一现。

关于这些信号的来源，有传统的解释，比如黑洞、中子星或高能超新星，也有更离奇的解释，比如闪电星（脉冲星的假想版本）或暗物质坍缩。是的，有时人们会认为这些信号可能来自外星人。近年来最受推崇的理论之一是由梅茨格和他的几位同事提出的，他们认为 FRB 是年轻磁星（伴有超强磁场的中子星）极度活跃的耀斑的影响。

公平地说，这实际上并不是有史以来第一次出现 FRB。2017 年，科学家成功确定了重复 FRB 的母星系 FRB 121102（有记录以来观察到的仅有的两个 FRB 之一）。虽然这仍然是一项艰巨的任务，但反复的探测为天文学家提供了寻找位置的线索，他们最终将其追踪到一个距离我们 30 亿光年、恒星形成率很高的弱矮星系。

可以想象，寻找一次性的 FRB 更加困难。“关键是要有一台既能找到 FRB 又足够大的望远镜，就天线之间的距离而言，可以定位它们，”班尼斯特说。“以前的望远镜只能找到其中一种，但不能同时找到两种。”

CSIRO 有一套秘诀，可以实现这一任务：澳大利亚平方公里阵列探路者 (ASKAP)，这是位于西澳大利亚的 36 面射电望远镜阵列。过去，ASKAP 的所有天线通常都指向不同的方向，这给更准确地表征信号（包括其来源点）的努力带来了阻碍。

显然，解决这个问题的简单方法是重新排列 ASKAP 的天线，使它们都指向天空的同一部分。但班尼斯特和他的团队还采取了额外的措施来改进使 FRB 数据收集成为可能的系统，定制硬件，使其能够每秒进行十亿次不同的测量，并创建可以实时处理这些数字的新型软件。

“实况回放”系统的工作原理如下：一旦 ASKAP 检测到 FRB，数据收集就会停止，软件会继续下载每个天线在过去三秒内收集的所有原始数据。原始信号实际上会在不同时间到达每个射电天线，天文学家可以利用这些纳秒级的延迟来评估 FRB 的位置，精度约为 0.1 角秒——“相当于 200 米距离处的一根头发”，班尼斯特说。

随后，研究小组使用地球上三台最强大的地面望远镜（位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜、位于夏威夷的凯克望远镜和位于智利的双子座南望远镜）对原点进行了成像，并测量了距离。

因此，我们现在知道 FRB 180924 位于距离我们 36 亿光年的天鹤座星系外缘，其大小、形状和亮度与银河系相当。与其他 FRB 一样，星际气体偶尔会导致 FRB 180924 减速，这种现象称为“弥散”。天文学家实际上可以利用弥散来判断 FRB 在前往地球的途中经过了哪种气体以及气体的含量，从而让我们了解 A 点和 B 点之间有哪种物质，以及信号经历了什么样的旅程。

“对于非重复的 FRB，我们只有一次机会找到它并测量它的位置，ASKAP 团队做得非常出色，”蒙特利尔麦吉尔大学天文学家 Shriharsh Tendulkar 说，他没有参与这项研究。

在尝试将这个新的起源点与 FRB 121102 所在的矮星系相协调时，出现了一些混淆。当它们之间的大小和亮度差异达到 1,000 倍时，很难理解这两个星系会产生相同类型的无法解释的高能现象。

“无论如何，这一发现引出了更多问题，”班尼斯特说。“我们现在知道，FRB 可以在宇宙中相当被动的部分发生。我们以前认为，需要大量剧烈的恒星形成才能形成 FRB。”他认为，新发现推翻了一些模型：FRB 180924 来自其星系边缘的事实，使人们对位于星系中心的超大质量黑洞是常见来源的理论产生了怀疑。非常年轻的恒星，比如超新星爆发后形成的年轻磁星，可能也被排除在外，任何不需要任何星系体的解释也是如此。“我们必须重新开始，才能理解 FRB 如何在如此广泛的环境中发生。”

并非所有人都相信新发现需要彻底改变我们目前的 FRB 理论。康奈尔大学天文学家詹姆斯·科尔德斯（James Cordes）未参与这项研究，他认为中子星（尤其是磁星）是 FRB 最有可能的来源，这一点仍是可以肯定的。他说，最重要的暗示与 FRB 形成于超亮超新星的理论有关，而超亮超新星优先形成于金属浓度较低的矮星系中。“这在某种程度上可能仍然是正确的，但新的 FRB 及其星系提供了一个可能的反例，”他说。

还有一种可能性是，重复和非重复的 FRB 只是受不同模型控制。“在一个拥有古老恒星的巨型星系外围发现一颗年轻的磁星，就像在撒哈拉沙漠中发现一头鲸鱼一样，”Tendulkar 说。“当然，这个领域的研究还处于早期阶段，但这可能表明重复和非重复的 FRB 起源完全不同”，而且磁星模型只适用于后者。

梅茨格本人并不认为这些发现完全排除了磁星的存在。可能只是磁星的多样性和形成环境比之前推测的要多。“产生这些产生 FRB 的磁星的方式可能更多，”他说。“而且大自然可能不止一种方式产生快速射电暴。”

只有收集到更多的 FRB 数据后，我们才能回答这些问题，很明显，班尼斯特和他的团队已经为深入探索这些现象开辟了一条新道路。确定起源点为确定犯罪现场的哪些物体可以发射物质提供了一个更窄的窗口。更直接的是，科学家可以利用 FRB 散射作为一种更可靠的方法来绘制整个宇宙中的物质分布——这应该有助于回答一些宇宙学问题。“这种方法是未来的潮流，”科尔德斯说。

（只是不要抱有希望有人出来告诉你这是外星人。这从来都不是外星人。）