再次精確定位，79億光年外，遙遠星系中的神秘​快速無線電爆發！

2020-10-18 博科園

快速無線電爆發或快速射電暴（FRB）是宇宙中最神秘和最強大的事件之一。到目前為止，大約有80個這樣的事件（自銀河系之外的無線電波爆發）已經被觀測到，但是它們的起因仍然未知。加州理工學院歐文斯谷射電天文臺(OVRO)的研究人員現在捕捉到了一個名為FRB 190523的新爆發，並與夏威夷的w·m·凱克天文臺一起，確定了它起源於79億光年之外的一個星系，這是一項罕見的壯舉。

確定這些快速無線電爆發的星系，是解開引發它們的神秘原因的關鍵一步，其研究結果2019年7月2日發表在《自然》上。在這個新發現之前，只有另一個被稱為FRB 121102的爆發被定位到一個主星系。FRB 121102在2014年被發現，然後在2017年晚些時候，被確定是一個位於30億光年之外的星系。2019年6月27日宣布了第二個快速無線電爆發，這個被稱為FRB 180924的爆發是由一個使用澳大利亞平方公裡陣列探路者的團隊發現。

FRB 121102是最容易找到的，因為它每隔幾周就會爆炸一次。然而，大多數的快速無線電爆發（包括澳大利亞和OVRO的發現）只發射了一次，這使得尋找它們的宿主星系變得更加困難。加州理工學院天文學新助理教授維克拉姆·拉維(Vikram Ravi)表示：找到一次性frb的位置是一項挑戰，因為它需要一臺射電望遠鏡，既能發現這些極短事件，又能以一英裡寬的無線電天線的解析度定位它們（拉維與位於加州內華達山脈以東的OVRO射電望遠鏡合作）。

在OVRO建造了一個由10個4.5米高的盤子組成新陣列，它們共同作用就像一個1英裡寬的射電陣列，覆蓋了天空中150個滿月大小的區域。要做到這一點，一個強大的數字系統每秒鐘攝取和處理的數據量相當於一張DVD。這種新型OVRO儀器被稱為「Deep Synoptic Array-10」，「10」指的是單個射電望遠鏡數量。這個陣列是由美國國家科學基金會(NSF)資助計劃中的深度天氣陣列(DSA)一部分，到2021年建成時，將最終由110個無線電碟組成。

美國國家科學基金會(NSF)中規模創新項目(Mid-Scale Innovations program)項目主任理察·巴瓦尼斯表示：DSA有望每年發現100多個frb。該項目為DSA建設提供資金，天文學家們追蹤frb已經有十年了，終於用像DSA-10這樣的新儀器對它們進行研究，現在天文學家有機會弄清楚這些奇異的爆發到底是什麼。新觀測結果表明，FRB 190523的主星系與銀河系相似，這是一個驚喜。因為之前定位的FRB 121102來自一個矮星系，它形成恆星的速度比銀河系快100多倍。

這一發現告訴我們，每個星系，即使是像我們銀河系這樣的普通星系，都可以產生FRB。這一發現還表明，frb的主要理論（年輕的高磁性中子星或磁星的等離子體噴發）可能需要重新考慮。FRB來自磁星的理論之所以得到發展，部分原因是早期FRB 121102來自一個活躍的恆星形成環境，年輕磁星可以在大質量恆星的超新星中形成。但相比之下，FRB 190523的主星系更為圓潤。最終，為了解開frb之謎，天文學家們希望能發現更多宿主星系的例子。

OVRO主任、加州理工學院天文學教授格雷格·哈利南(Gregg Hallinan)說：有了完整的深度天氣觀測陣列，每隔幾天就能找到並定位frb，這是FRB發現激動人心的時刻。frb可以用來研究宇宙中物質的數量和分布，這將告訴我們更多關於星系形成和演化的環境。當來自frb的無線電波朝向地球時，中間物質會導致某些波長的傳播速度比其他波長要快，波長的分散就像稜鏡把光分散成彩虹一樣，色散的大小能告訴天文學家FRB源和地球之間到底有多少物質。

博科園｜研究/來自：加州理工學院

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1389-7

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