北京
大约一百亿年前，在一个遥远的星系里，某个天体向宇宙释放了一束短暂却极其强烈的能量。这束能量在空间中穿行了漫长的岁月，直到最近，才被地球上的射电望远镜捕捉到。科学家不仅收到了这道闪光，还追踪到了它的出发地。
这项发表于《科学》（Science）杂志10月8日的研究，标记了人类迄今探测到的最古老的快速射电暴（FRB）。这道神秘的闪光产生于宇宙的早期阶段，因此它能帮助科学家更深入地了解那个古老的宇宙。
“如果从人类的时间尺度来看，当这束光离开源头时，太阳还不存在，太阳系还不存在，人类也不存在，”研究合著者、悉尼大学天体物理学家玛尼莎·卡莱布（Manisha Caleb）对澳大利亚广播公司说，“文明形成了，我们造出了射电望远镜，然后我们恰好在对的时间看向了天空中对的那一小块区域。”
宇宙诞生于138亿年前。这道远道而来的射电波，正是一封来自宇宙童年的信。
快速射电暴是短暂却强烈的射电波闪光。第一例在2007年被发现，此后人类已经探测到数千例。然而，科学家至今仍不确定这些爆发究竟由什么产生。一种可能是，它们源自两颗中子星的并合——中子是死亡巨星留下的极端致密残骸。另一种假说认为，它们由磁星发出，这是一种罕见的年轻中子星，拥有极强的磁场。研究人员此前已经证明，至少有一例快速射电暴可能来自磁星，但这并不意味着所有快速射电暴都出自这类奇特的恒星遗骸。
探测并测量快速射电暴，以及它们所在的星系，有助于解开这个谜题。研究合著者、悉尼大学天体物理学家特米亚·纳纳亚卡拉（Themiya Nanayakkara）对《科学美国人》表示。
位于南非的MeerKAT射电望远镜阵列在2024年3月探测到了这道新描述的射电波闪光，编号为FRB 20240304B。爆发中不同频率的能量——就像白光穿过棱镜时形成的彩虹——在不同时间抵达，这表明这道快速射电暴在到达地球之前，穿过了外太空中大量的等离子体。频率的弥散程度越大，说明它走过的距离越远。
随后，研究人员利用美国宇航局的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）锁定了这道快速射电暴的源头。分析显示，它来自一个原始星系，该星系大约形成于大爆炸之后30亿年，而大爆炸发生在138亿年前。
“我们原以为它会是一个巨大、形态规整、恒星众多的星系，结果它却是一个小小的矮星系，尽管它正在活跃地形成恒星，”卡莱布在一份声明中说。这个星系的金属含量也很低。这与快速射电暴源自磁星的观点相符，暗示FRB 20240304B可能来自一颗磁星。
这些发现虽然没有彻底解开快速射电暴成因之谜，但在其他方面很有用。科学家可以根据这些闪光在抵达地球途中受到物质影响的方式，来了解更遥远的宇宙。
“我们的发现尤其重要，因为我们已经证明，我们可以在大约80%的宇宙历史范围内做到这一点，”纳纳亚卡拉对《科学美国人》解释道，“我们把快速射电暴的探测推得越远，就能绘制出越远的、原本不可见的物质分布。”
未参与这项研究的澳大利亚斯威本科技大学天体物理学家马修·贝尔斯（Matthew Bailes）对《卫报》表示，这项新研究“验证了快速射电暴在探测宇宙方面有多么强大”。
据研究作者介绍，下一步是找到更多这样的快速射电暴。他们估计，MeerKAT望远镜每年能探测到若干个古老的快速射电暴。团队也已经获得了使用詹姆斯·韦布空间望远镜的时间，用来确认其他古老快速射电暴的源头。
“我们发现的遥远快速射电暴越多，就能对产生它们的物体和发射机制、它们所处的环境，以及物质在宇宙中的分布，施加越强的约束，”纳纳亚卡拉对《科学美国人》说。
这道来自百亿年前的光，穿过大半个宇宙的历史抵达我们。它没有直接给出答案，却把人类能追问的边界，又往外推了一段。
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