韦伯测量到最远射电爆发的距离，暗示其起源 – NASA Science

快速射电爆发于 2007 年首次被发现，是来自遥远宇宙的神秘、毫秒长的射电爆发。他们的起源仍然不确定，特别是因为他们中的大多数人再也没有见过。天文学家使用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜确定了迄今为止观测到的最遥远的快速射电暴（FRB）的主星系。他们的发现对于什么样的高能事件导致这些爆炸具有影响。

“快速射电爆发之所以有趣，是因为我们不知道是什么产生了它们。我们有关于什么物体产生它们的理论，但我们没有确凿的证据，”这项研究的主要作者、周四发表在《科学》杂志上的悉尼大学的马尼沙·卡莱布(Manisha Caleb)说。

MeerTRAP 团队于 2024 年 3 月 4 日使用 MeerKAT 望远镜探测到了此次爆发，并将其命名为 FRB 20240304B。来自爆炸的无线电数据表明，爆炸距离很远，可能是有史以来最远的一次。但为了确认这个距离，天文学家需要研究它的宿主星系。尽管他们非常精确地知道快速射电暴的位置，但地球上最大的望远镜无法在此时看到天空中的任何星系。因此，研究小组转向韦伯望远镜。

韦伯的 NIRCam（近红外相机）仪器精确定位了星系，NIRSpec（近红外光谱仪）仪器提供了星系红化的精确测量：2.148，对应于大爆炸后仅 30 亿年的时间。迄今为止检测到的绝大多数快速射电暴都发生在宇宙历史数十亿年后。

研究小组发现，FRB 20240304B 的宿主星系与其他具有 FRB 的星系并不典型。大多数 FRB 星系都是巨大的恒星形成星系，但他们发现的星系质量比他们预期的要小 1000 倍。

凯莱布说：“我们原以为它会是一个巨大而美丽的星系，拥有大量恒星，但实际上它只是一个很小的星系，尽管它正在积极形成恒星。”

该论文的合著者、英国曼彻斯特大学的本·斯泰珀斯 (Ben Steppers) 表示：“我们拥有的星系样本中的宿主是不同的。这肯定不是我们所期望的。” “使用 MeerKAT 望远镜上的 MeerTRAP 项目来检测和定位这些遥远的爆炸，并通过网络来研究它们的宿主，这种结合非常令人兴奋。”

该星系存在于“宇宙正午”的高度——宇宙历史上恒星形成达到顶峰的时期。该星系的恒星形成速度表明，其大部分恒星可能在短短 3000 万年内就形成了。

这对于快速射电爆发的发生具有重要意义。一种理论认为，快速射电暴可能起源于两颗中子星的合并。然而，中子星绕轨道运行的过程逐渐靠近，直至碰撞，需要数十亿年的时间。因此，快速射电暴预计与具有更进化恒星群体的较古老星系有关。

第二种理论认为，快速射电暴可能源自一颗年轻的、高磁性的中子星，即磁星，通过类似地震的机制。在这种情况下，当一颗大质量恒星爆炸为超新星并留下磁星时，快速射电暴可以相对较快地发生，不会有太多延迟。因此，FRB 预计会出现在像 FRB 20240304B 的宿主这样的年轻星系中。

“我们的研究表明，这个 FRB 不太可能是由合并产生的，”凯勒布说。

“我们的研究结果进一步证明了网络令人难以置信的潜力，我们可以突破以前可能实现的界限，”澳大利亚悉尼大学的合著者 Temiya Nanayakkara 说。

除了打破纪录之外，新的快速射电暴还让团队能够更多地了解爆炸与地球之间数十亿光年的看似真空的空间。

“快速无线电的发展几乎就像一个宇宙灯塔。它照亮了其路径上的一切。它在经过它的所有东西上留下了标记，所以你可以用它来追踪‘宇宙网’——你沿途遇到的看不见的物质和结构，”合著者、加州大学圣克鲁斯分校的 J. Xavier Prochaska 说。

研究小组在 FRB 信号中发现了两个宇宙结构的痕迹——一个先前未知的红移 0.3 星系团（距离地球约 35 亿光年）和附近的室女座星系团，距离地球约 5400 万光年。

未来，该团队对发现更遥远的快速射电暴的潜力感到兴奋。他们估计，MeerKAT 望远镜每年可以探测并定位几个红移大于 1.0 的快速射电暴，这意味着它们有一半以上在宇宙开始之前就已存在。随着其他新的射电望远镜设施和仪器投入使用，发现率可能会增加。韦伯望远镜对于描述那些遥远星系的特征至关重要。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上第一个科学太空观测站。韦伯解开了太阳系的奥秘，观察了其他恒星周围的遥远世界，并研究了宇宙的结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由 NASA 与合作伙伴 ESA（欧洲航天局）和 CSA（加拿大航天局）领导的一项国际计划。

要了解有关韦伯的更多信息，请访问：

以下部分包含以所有可用分辨率下载本文中的图像和视频的链接，后面是相关信息链接、媒体联系人以及研究论文和西班牙语翻译链接（如果有）。