快速无线电爆发或快速射电暴（FRB）是宇宙中最神秘和最强大的事件之一。到目前为止，大约有80个这样的事件（自银河系之外的无线电波爆发）已经被观测到，但是它们的起因仍然未知。加州理工学院欧文斯谷射电天文台(OVRO)的研究人员现在捕捉到了一个名为FRB 190523的新爆发，并与夏威夷的w·m·凯克天文台一起，确定了它起源于79亿光年之外的一个星系，这是一项罕见的壮举。
确定这些快速无线电爆发的星系，是解开引发它们的神秘原因的关键一步，其研究结果2019年7月2日发表在《自然》上。在这个新发现之前，只有另一个被称为FRB 121102的爆发被定位到一个主星系。FRB 121102在2014年被发现，然后在2017年晚些时候，被确定是一个位于30亿光年之外的星系。2019年6月27日宣布了第二个快速无线电爆发，这个被称为FRB 180924的爆发是由一个使用澳大利亚平方公里阵列探路者的团队发现。
FRB 121102是最容易找到的，因为它每隔几周就会爆炸一次。然而，大多数的快速无线电爆发（包括澳大利亚和OVRO的发现）只发射了一次，这使得寻找它们的宿主星系变得更加困难。加州理工学院天文学新助理教授维克拉姆·拉维(Vikram Ravi)表示：找到一次性frb的位置是一项挑战，因为它需要一台射电望远镜，既能发现这些极短事件，又能以一英里宽的无线电天线的分辨率定位它们（拉维与位于加州内华达山脉以东的OVRO射电望远镜合作）。
在OVRO建造了一个由10个4.5米高的盘子组成新阵列，它们共同作用就像一个1英里宽的射电阵列，覆盖了天空中150个满月大小的区域。要做到这一点，一个强大的数字系统每秒钟摄取和处理的数据量相当于一张DVD。这种新型OVRO仪器被称为“Deep Synoptic Array-10”，“10”指的是单个射电望远镜数量。这个阵列是由美国国家科学基金会(NSF)资助计划中的深度天气阵列(DSA)一部分，到2021年建成时，将最终由110个无线电碟组成。
美国国家科学基金会(NSF)中规模创新项目(Mid-Scale Innovations program)项目主任理查德·巴瓦尼斯表示：DSA有望每年发现100多个frb。该项目为DSA建设提供资金，天文学家们追踪frb已经有十年了，终于用像DSA-10这样的新仪器对它们进行研究，现在天文学家有机会弄清楚这些奇异的爆发到底是什么。新观测结果表明，FRB 190523的主星系与银河系相似，这是一个惊喜。因为之前定位的FRB 121102来自一个矮星系，它形成恒星的速度比银河系快100多倍。
这一发现告诉我们，每个星系，即使是像我们银河系这样的普通星系，都可以产生FRB。这一发现还表明，frb的主要理论（年轻的高磁性中子星或磁星的等离子体喷发）可能需要重新考虑。FRB来自磁星的理论之所以得到发展，部分原因是早期FRB 121102来自一个活跃的恒星形成环境，年轻磁星可以在大质量恒星的超新星中形成。但相比之下，FRB 190523的主星系更为圆润。最终，为了解开frb之谜，天文学家们希望能发现更多宿主星系的例子。
OVRO主任、加州理工学院天文学教授格雷格·哈利南(Gregg Hallinan)说：有了完整的深度天气观测阵列，每隔几天就能找到并定位frb，这是FRB发现激动人心的时刻。frb可以用来研究宇宙中物质的数量和分布，这将告诉我们更多关于星系形成和演化的环境。当来自frb的无线电波朝向地球时，中间物质会导致某些波长的传播速度比其他波长要快，波长的分散就像棱镜把光分散成彩虹一样，色散的大小能告诉天文学家FRB源和地球之间到底有多少物质。
博科园｜研究/来自：加州理工学院
参考期刊《自然》
DOI: 10.1038/s41586-019-1389-7
博科园｜科学、科技、科研、科普
联系客服
