科学家们眼中的单一性快速射电暴（FRB）及其如何产生

多年以来，天文学家都难以理解快速射电暴（Fast Radio Burst,简称FRB，一种源自遥远银河系外的强大瞬间能量脉冲）的来源。在一次伟大的科技成就中，天文学家们终于找到了一个一次性FRB的起源星系。但其在宇宙中出人意料的位置意味着科学家们不得不推翻从前的理论，从头再来了。

发表在《科学》(Science)杂志上的一项新研究描述了第一个定位到特定星系的单一性FRB。

麦吉尔大学的天文学家什里哈斯·坦杜尔卡（Shriharsh Tendulkar）告诉没有参与这项新研究的吉兹莫多（天文在线）:“这是一个非常重要的成就。从技术的角度来看，要找到一个非重复性的FRB，并在同一时间用同一台望远镜精确测量它的位置，是一个非常具有挑战性的任务。”

由来自澳大利亚国家望远镜中心联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的天文学家凯斯·班尼斯特领导的小组，是当前第一个定位了单一、非重复性FRB起源星系的团队。

方阵探路者（ASKAP）射电望远镜视图，图片：CSIRO/亚历克斯·切尔尼

自2007年被首次探测到，FRB至今仍然是一种难以理解的天文现象。顾名思义，这些脉冲极快，仅持续数毫秒； 其频率在无线电频谱范围内；其能量极强，很久以前就起源于遥远的星系。一直以来，天文学家也只能猜测这些脉冲的来源，而目前较为普遍的理论涉及具有强磁场的中子星(磁层星体)、暗物质、黑洞、超新星，甚至是地外文明活动。

重复性FRB的定位过程相对简单，因为他们发生在宇宙空间中的同一点上。而通过多个观测台定位非重复性FRB却十分困难，原因是科学家也无法预测下一个脉冲会出现在哪里。班尼斯特的团队开发了一种新的方法诣在定位非重复性FRB，该方法能够在脉冲爆发后的一秒之内迅速记录并保存数据。

实现该方法的重要工具便是CSIRO建立于澳大利亚西部的ASKAP射电望远镜。该射电望远镜由多个碟状天线构成。ASKAP发现了单一FRB,将其命名为FRB 180924。此外，该团队发现其来自于约36亿光年外DES J214425.25–405400.81星系的外部区域。他们利用这些脉冲到达不同天线的微弱距离差引起的微小时间差来定位FRB。

该研究的合著者、斯温伯恩理工大学的天文学家亚当·德莱尔（AdamDeller）在CSIRO的新闻稿中解释道，“从这些哪怕仅不到十亿分之一秒微小的时间差中，我们能够确定这些脉冲爆发的主星系，甚至它的确切起点--距离星系中心有1.3万光年之遥的边缘区域。”

班尼斯特对该成果做了如下解释：“如果站在月球上以此种精度俯瞰地球，那我们不仅能够确定爆炸源自于哪个城市，还能够确定其邮区号（城区）--甚至具体到某一条街道。”

此后，欧洲南方天文台在智利的超大望远镜对该星系进行了进一步的观察，夏威夷的凯克望远镜和智利的双子南座望远镜测量了它与地球的距离。此三者就是当今世界上最大的三台光学望远镜了。

并未从事这项新研究的荷兰射电天文学研究所学者艾米莉·彼得罗夫对此大为称赞：“我认为最了不起的是他们已经捕捉到了如此多单无线电脉冲的深入信息--不仅能够精确地定位爆发所产生的星系，还能够测量爆发源周围环境中的磁场。”

如今，这一成就有可能推翻原有对于FRB存在环境的假设。如上所述，FRB 180924源自于其星系的边缘区域。唯一其他已定位的FRB，是在2017年所定位的重复性FRB，其起源于一个矮星系的密集恒星形成区域。那么自然地，天文学家们就认为是这种动荡复杂的环境促成了FRB 的出现，但FRB 180924是在一个与我们银河系大小相当的大星系中发现的，而且该区域星体的形成已近乎停止。

彼得罗夫表示：“这是两个完全不同的星系。这样的结果带给我们更多的是问题而非答案。但至少我们知道了ASKPA可以从一次性脉冲中定位FRB，相信很快我们就能够通过定位更多的脉冲爆发而得到答案。”

坦杜尔卡告诉吉兹莫多：“天文学家们为重复性FRB设想的模型来自一颗年轻的磁层星体--一颗强磁化中子星，但该模型对非重复性FRB根本不起作用。“在一个满是古老恒星的巨大星系外围找到一个年轻的磁层星体，就像在撒哈拉沙漠中找一条鲸鱼。当然，在该领域很早就可以做到，但这可能意味着重复性和非重复性FRB有着完全不同的起源。”

正如彼得罗夫和坦杜卡尔所指出的那样，这一结果产生的问题多于答案。但这很好！如今，天文学家有了更多的收入用于探索，虽出人意料，但这些路径最终会使我们找到真相。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.Laurels- gizmodo-George Dvorsky

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