你有没有想过,某天夜里抬头看星空,其中一颗星星发出的光,其实是在地球还不存在的时候就已经出发了?天文学家最近就捕捉到了这样一次"闪光"——只不过它不是可见光,而是一阵无线电波。

这阵电波有个正式编号:FRB 20240304B。它从遥远的宇宙深处出发,穿越了超过100亿年的时间,才终于抵达地球。研究人员认为,这是人类迄今记录到的最遥远的快速射电暴(FRB),距离纪录比此前的最远记录翻了一倍还多。

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相关研究发表在《科学》(Science)杂志上。研究团队指出,这次爆发发生时,宇宙的年龄大约只有30亿年——也就是说,这道信号穿越了"大约80%的宇宙历史"才来到我们面前。

先搞清楚:快速射电暴到底是什么

快速射电暴(Fast Radio Burst,简称FRB)是一种极其强烈的无线电波爆发。它有多猛?在毫秒级的时间里,它能释放出相当于太阳花费数月甚至数年才能释放的能量。这种神秘脉冲最早在2007年被发现,此后一直困扰着科学家。甚至有猜测认为,它们可能与外星起源有关——当然,这只是众多猜想之一,并没有被证实。

自2007年以来,人类已经探测到超过1万次FRB。它们的行为模式并不统一:有的会持续重复,有的重复一阵子之后就彻底安静,还有一些只出现一次,此后再也没被观测到。

这次新探测到的FRB,究竟是一次性的闪光,还是会再次发出信号?目前还没有答案,只能继续观测。

它是怎么被"抓住"的

这次探测动用了两台重量级设备。首先是位于南非的MeerKAT射电望远镜,它负责捕捉到这阵无线电波;随后,研究团队借助NASA的詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST),锁定了这阵信号来自哪个星系。

JWST的数据显示,这个"老家"是一个年轻、非常小的星系,它正在以极快的速度形成恒星,而且周围金属含量很少。

悉尼大学的Themiya Nanayakkara博士是本论文的主要研究者之一。他描述这阵爆发产生的时刻时说:"那时没有地球,也没有太阳。"

这句话听起来像科幻,但它描述的只是一个简单的时间关系:这道信号出发的时候,太阳和地球都还没诞生。

正反方辩论:它到底从哪来?

关于FRB的来源,科学界目前并没有定论,存在多种理论。其中一种主流猜测是:它们可能来自磁星(magnetar)——一种拥有极强磁场的中子星。

但这里有个难题。Nanayakkara指出:"无论是什么机制导致了这次射电暴,它都必须解释一个事实:这种爆发能够在一个……非常年轻、金属含量极低的星系中产生。"

也就是说,如果磁星理论要站得住脚,它得能解释为什么在这样一个"贫金属"的年轻星系里,也能出现这样的爆发。这是支持方需要回答的问题。

反方或者说怀疑方的立场则更谨慎:既然我们连它是什么产生的都还不确定,那关于它的所有推论都得留有余地。不过,也有科学家认为,不知道来源并不妨碍我们先用它做研究。

"快速射电暴有趣的地方在于,我们不需要知道是什么导致了它们,就能开展我们现在正在做的某些科学。"Nanayakkara说。

不知道来源,也能拿来用

这可能是整件事里最反直觉的一点:一个连成因都没搞清楚的信号,居然已经能当工具用了。

原理是这样的:FRB在穿越宇宙空间时,会与沿途的粒子发生相互作用,从而被影响。科学家通过分析这种影响,就能反推出它一路上"穿过"了多少物质——包括那些光学望远镜根本看不见的物质。

斯威本科技大学的Matthew Bailes教授是最早发现FRB的天体物理学家之一。他评价这篇新论文时说,它"验证了FRB在探测宇宙方面有多强大"。他把FRB形容为"一种非常基础的计算宇宙中有多少原子的方法"。

同样来自斯威本科技大学、但没有参与这项研究的Sara Webb博士说:"你可以把它们当作一种视线计数工具,用来计算它们抵达地球前穿过了多少物质。"

她还补充说,这项发现暗示"FRB在早期宇宙中可能非常普遍"。