迄今发现的最古老的射电爆发可以告诉我们星系之间存在什么

在宇宙中爆发的所有爆炸中，快速射电暴 (FRB) 是最强大且最神秘的。虽然我们的射电望远镜已经发现了数百个已知的 FRB，但射电天文学家最近发现了迄今为止最迷人的爆发之一。它不仅来自比以前观测到的任何 FRB 都要远的距离，而且能量也是最强的。

如此惊人的 FRB 颠覆了我们对爆发起源的模糊理解。FRB 是无线电波的突然爆发，通常持续时间不到一秒，甚至只有几毫秒。而且它们的能量非常非常高：它们可以在几毫秒内释放出相当于太阳三天释放的能量。尽管如此，我们仍不确定它们是如何形成的。

天文学家亲切地称这次新事件为 FRB 20220610A，它最初是澳大利亚平方公里阵列探路者望远镜（位于珀斯以北约 360 英里的沙漠中的天线阵列）中的一个光点出现的。天文学家测量了这次爆发的红移，计算出它离开源头的时间约为 80 亿年前，正如他们在今天发表在《科学》杂志上的一篇论文中所描述的那样。

在天空中确定了爆发的起源并利用可见光和红外望远镜进行跟踪后，作者成功绘制出了合并星系的模糊图像。

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“当然，宇宙中越远的地方，星系就越暗淡，因为它们距离我们更远。很难识别宿主星系，而这正是他们所做的，”西弗吉尼亚大学研究 FRB 的天文学家 Sarah Burke Spolaor 说道，她并不是这项研究的作者。

FRB 之所以令人兴奋，不仅仅是因为它们声音大。为了到达我们这里，来自银河系外的爆发必须穿越星系间近乎空旷的数百万或数十亿光年。在此过程中，它们将遇到极其稀疏的电离粒子。正是这些物质阻止了宇宙的大部分完全空无一物——天文学家称之为星系间介质，它可能占宇宙“正常”物质的一半。

麻省理工学院天文学家丹尼尔·米奇利 (Daniele Michilli) 表示：“我们对它了解不多，因为它太过脆弱，很难探测到。”他并非本文作者。

当快速射电暴在漫长的旅程中穿越星际介质时，粒子会导致其无线电波散射，从而留下可供天文学家分辨的指纹。这样，科学家就可以利用快速射电暴来研究星际介质。更遥远的爆发，如快速射电暴 20220610A，可以让天文学家研究宇宙广阔范围内的介质。

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“这非常令人兴奋，绝对是快速射电暴的伟大应用之一，”多伦多大学研究快速射电暴的天文学家齐吉·普勒尼斯 (Ziggy Pleunis) 表示，他也不是作者团队的成员。“目前，快速射电暴实际上是我们所知的唯一一种与星系间介质以足够有意义的方式相互作用，让我们能够测量其特性的现象。”

未来，天文学家甚至可能能够利用 FRB 来研究宇宙如何膨胀。然而，要解开这个谜团，天文学家需要探测比 FRB 20220610A 更深的宇宙历史中的 FRB。“对于很多应用来说，它还不够远，”Pleunis 说。“但这肯定是个好兆头。”

这其中涉及一种平衡行为：在足够长的距离内，星系间介质中的粒子会将 FRB 剥离，直到其分散成背景噪音。为了生存，FRB 必须更亮、更有活力；反过来，通过评估爆发分散了多少，天文学家可以估算出其原始能量。

通过计算 FRB 20220610A 的数值，他们发现这是迄今为止地球观测到的能量最高的一次爆发。（最近观测到的另一次爆发 FRB 20201124A 的能量等级与这次爆发相同，但 FRB 20220610A 是记录保持者。）如此高能量的爆发对天文学家的理解造成了一定程度的阻碍，比如，他们无法理解 FRB 的产生原因。

我们仍然没有对这个问题的明确答案。让问题更加复杂的是，一些 FRB 是一次性闪光，而另一些则是重复的，这暗示这两种类型的 FRB 可能有两种不同的起源。（也就是说，FRB 20220610A 似乎是一次性的。但另一个高能 FRB，FRB 20201124A，似乎是重复的。）

尽管如此，天文学家模拟了一些场景，主要涉及中子星。也许快速射电暴从中子星表面附近爆发，或者快速射电暴从中子星抛出的物质中的冲击波爆发。

但当本文作者利用他们的新 FRB 计算数字时，他们发现这两种情况都不可能轻易产生如此大能量的爆发——这表明理论天文学家还有更多的工作要做，才能令人满意地解释这些事件。

斯波拉尔说：“快速射电暴最让我震惊的是，每次我们观测到一个新的快速射电暴，它都会打破之前观测的模式。”