这项发现标志着在近20年的研究中，此类信号所追溯到的距离最远的起源星系。
超过100亿年前，一个遥远星系中的某个天体发出了一束极其明亮的射电波爆发，仅持续了几毫秒。
在今天发表于《科学》杂志的新研究中，我们的团队将其追溯到一个充满年轻恒星的小星系，当时宇宙的年龄仅为现在的五分之一。
自近20年前首次被发现以来，这类快速射电暴一直是科学家试图解开的谜团。我们的发现是目前已确认宿主星系的最遥远的此类爆发。
我们用南非的MeerKAT射电望远镜探测到了这束爆发，命名为FRB 20240304B，使用的是一套名为MeerTRAP的系统，旨在实时捕捉来自太空的快速变化瞬变射电信号。
射电暴的不同频率到达时间略有差异。我们将这种效应称为“色散”，它的产生是因为信号在前往地球的旅途中穿过了太空中大量带电物质。
通过测量色散量，我们可以判断信号穿过了多少这种物质——进而计算出信号传播了多远，以及它产生的位置离我们有多远。
FRB 20240304B爆发显示出大量色散，这表明它很可能来自极远的距离。我们还能够精确定位它在天空中的位置。
但当我们用凯克望远镜等大型地面望远镜观测该位置时，却看不到宿主星系。那个星系实在太暗了。
于是我们转向詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）。这台空间望远镜的红外相机在快速射电暴位置附近揭示了一个微小的星系。
随后我们将来自该星系的光分解为构成它的不同频率光谱。我们知道这段光谱“应该”是什么样子，通过观察这些频率发生了怎样的变化，我们就能计算出该星系因宇宙膨胀而远离我们的速度——进而推算出它的年龄。
这些计算证实，我们看到的是一個106亿年前的星系。
宿主星系本身是另一个意外。
它的质量仅约为太阳质量的1000万倍，与我们银河系的质量相比只是极小的一部分。宿主星系似乎是一个仍在大量形成恒星的年轻星系，金属含量极低，与大多数其他快速射电暴所在的大型星系截然不同。
这与关于至少部分快速射电暴来源的一种理论相符——即它们由年轻、高度磁化的中子星（称为磁星）产生。
快速射电暴形态和规模各异，我们认为并非所有快速射电暴都必然具有相同的起源。
像我们这样的观测为拼图增添了又一块。通过研究宇宙历史中快速射电暴的宿主星系及其环境，我们可以开始理解哪些类型的星系和恒星环境会产生它们。
这项发现最令人兴奋的地方可能并非距离本身。
当射电信号前往地球的途中，它携带了所经过一切事物的印记，记录了它遇到的各种磁场、空间环境变化和湍流。这使它成为一座关于宇宙的信息金矿，而这些信息原本难以获取。
这包括电子在宇宙网中如何分布，以及弥漫于宇宙中的磁场信息。当信号沿途遇到磁场时，磁场会微妙地改变其射电波的偏振方向。通过测量这种扭转，我们可以了解跨越数十亿光年的磁场复杂性。
FRB 20240304B不仅仅告诉我们一个遥远星系的信息。它为我们研究带电物质在宇宙历史中如何分布，以及宇宙的磁化程度，提供了一个新的数据点。
我们的发现首次表明，快速射电暴一直可以追溯到宇宙大爆炸后约30亿年，即宇宙最活跃地形成恒星和星系的时期。这使我们能够探测约80%宇宙历史中的带电物质。
在如此遥远的距离上发现快速射电暴很困难，因为这既需要探测越来越微弱的爆发，又需要识别本身就极其暗淡的星系。
下一步是找到更多。
有了更大样本的遥远快速射电暴，我们就可以将这些短暂的闪光用作宇宙路标，揭示物质如何在宇宙中分布、星系如何成长，以及星系之间的空间如何随时间变化。
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