来自宇宙深处的奇异快速电波爆发

来自宇宙深处的奇异快速电波爆发

据美国国家地理（撰文：NADIA DRAKE编译：邱彦纶）：快速电波爆发是来自宇宙极强爆炸的回音，但这次的新发现却让整个谜团更加扑朔迷离。

很久以前，在一个遥远的星系里，某个神秘的天体向宇宙发射了一次电波爆发。去年9月，澳洲西部内陆的一个电波望远镜数组捕捉到了这个强劲的脉冲。尽管这个短暂的讯号只持续了几毫秒，但科学家还是追踪到了这场电波爆发的源头：位于天鹤座（Grus）方向、约40亿光年远的星系。

过去十年左右，天文学家已经发现了数百次这种宇宙脉冲，但最近的这次却是我们首度捕捉到电波爆发，并在随后确认爆发的来源。基本上，若是能够确认这类快速电波爆发（fast radio bursts，简称FRB）的来源，将有助于科学家更了解这种极强爆发的机制。

「找到电波爆发的确切位置非常重要，」澳洲联邦科学与工业研究组织（Commonwealth Science and Industrial Research Organization）的凯斯.班尼斯特（Keith Bannister）如此表示，他所发表的这篇研究刊载在6月27日出版的《科学》（Science）期刊，「希望之后几次电波爆发的定位，能让我们理解所面对的这种现象是如此多样，这对理论学家厘清背后的机制非常有帮助。」

然而，截至目前为止，这次的新观测却让谜团更加扑朔迷离。

电波爆发领域的顶尖科学家──荷兰阿姆斯特丹大学（University of Amsterdam）的埃米莉.佩特罗夫（Emily Petroff）表示：「我不知道我们距离解开快速电波爆发真相的谜团是否更近一步，但是这项研究却让我们对它的全貌有了更完整的理解。」

绝佳爆炸

快速电波爆发是在约十年前首度引起天文学家的注意。当时，美国西维吉尼亚大学（West Virginia University）的天文学家邓肯.罗立莫（Duncan Lorimer）在澳洲帕克斯天文台（Parkes Observatory）所收集的数据中，发现了一个短暂的无线电波爆发。那时有些天文学家质疑，这个爆发是否真的来自太空之中──因为它十分强烈，而且似乎来自非常遥远的地方，因此很多天文学家认为这其实只是个很普通的讯号，但我们却误以为是来自星系际的奇特现象。

不过，之后又出现了更多次的电波爆发，其中有些还被不同的望远镜观测到。于是，天文学家开始认真地寻找这些遥远电波爆发的起源。早期有关电波爆发的理论猜测，包括了蒸发的黑洞、宇宙大灾难、致密的死亡恒星──当然，还有外星人！但是，电波爆发转瞬即逝，想要捕捉并加以研究实在是相当困难。

2016年，天文学家利用波多黎各（Puerto Rico）的阿雷西博天文台（Arecibo Observatory），发现有个称为FRB 121102的电波爆发，一直在持续爆发。 FRB 121102与其它的电波爆发不同，至今都未曾停歇。 2017年，科学家终于确认它来自约30亿光年远的矮星系内一个奇怪的小斑点。

现在关于电波爆发的主流理论之一，认为电波爆发来自年轻且带有强烈磁场的中子星，也称为磁星（magnetar）。这类磁星过去曾是大质量恒星，却活得短暂，死得轰轰烈烈。但是，尽管来自澳洲、俄罗斯、美国、加拿大的众多望远镜已经观测到了数百次的快速电波爆发，但还是没有人知道其来源机制。

崭新希望

正因如此，班尼斯特和他的同事急切地把澳洲平方公里数组探路者望远镜瞄准天空，搜寻这些转瞬即逝的天文现象。

这个望远镜数组由散布在5平方公里范围内的36座电波天线组成。天文学家可以利用电波爆发抵达不同天线的短暂时间差，来定位电波爆发的确切位置。 2018年9月24日，这个望远镜数组正在执行一套特别用来定位单次电波爆发的软件时，捕捉到了它的猎物──FRB 180924。

研究团队利用美国夏威夷和智利的光学望远镜进行后续观测，确认这次电波爆发的来源是位于约36亿光年外的星系。更准确地说，这次电波爆发来自一个与银河系类似的巨大螺旋星系边缘，不过星系里多为古老的恒星。

「这个宿主星系其实相当无趣，」班尼斯特表示，「宇宙里大多数的恒星都位于这类星系中。所以，如果我们发现的是恒星，那的确没什么特别。但是，它与FRB 121102的宿主星系截然不同。」

这个星系比FRB 121102源头的奇怪模糊矮星系还要大了1000倍左右，而且恒星形成的速度慢得多。若果真如此，那表示像磁星这样刚死亡的恒星不应该位在此星系内。因为会塌缩形成致密死亡恒星的巨大恒星，通常都会位于恒星形成速度更快的地方。

「这些星系之间的差异这么大，实在令人困惑。不过，我想这正好是在告诉我们，我们对快速电波爆发的宿主星系还有更多需要学习的地方。」佩特罗夫说，「从某种程度上说来，这次的电波爆发不像FRB 121102是起源于矮星系，这反而让我松了口气──毕竟，这样就太简单了！」

那么，之后天文学家打算做什么呢？随着观测到更多的电波爆发，追踪电波爆发的来源，他们希望能够进一步解开快速电波爆发的曲折谜团。班尼斯特和其他人推测，最后他们可能会发现产生电波爆发的机制不止一种。

「我倾向于认为有多种形成快速电波爆发的机制，」班尼斯特说，「科学家多少都会有种内在的渴望，希望一切都有个单一的解释......但有时候，大自然的智能更胜于我们。」