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作者：马尔钦·格沃瓦茨基
翻译：杨幸允
校对：牧夫校对组
编排：胡张莹
后台：朱宸宇
https://www.csiro.au/en/news/All/Articles/2023/May/Fast-radio-bursts
澳大利亚平方千米阵探路者(ASKAP)射电望远镜有一个突破性的发现——同时观测到了快速射电暴和其宿主星系中的气体。
天文学家一直在努力去更好地了解快速射电暴（FRB）的星系环境——快速射电暴是短短几毫秒内的强烈的、瞬间的能量爆发，而且它在宇宙中的起源是未知的。
现在，一项关于一个快速射电暴宿主星系中缓慢移动的、能形成恒星的气体的研究被发表在《天体物理学杂志》上。这是有史以来第四份关于同一星系的两个完全不同的天文学领域的论文。
更可观的是，这两个不同领域的观测是由同一个望远镜在一次观测中完成的。
快速射电之谜
快速射电暴是能量巨大的射电波脉冲，它们于2007年首次被探测到。它们来自遥远的星系，并且脉冲信号通常只持续几毫秒。
快速射电暴对研究宇宙有很大帮助：比如研究组成宇宙的物质，又比如限定测量宇宙膨胀速度的哈勃常数。
但是，对于天文学家来说，快速射电暴的起源是一个一直存在的难题。天文学家知道一些快速射电暴会反复出现，有时甚至超过一千次；另一些只被观测到过一次。
几个研究团队正在探索这些重复或者不重复的信号在形成的时候有没有区别。我们（研究团队）已经有了很多快速射电暴形成的理论和探测方法。
正如最近将一个快速射电暴和一次引力波观测联系起来的研究所展示的那样，现在是探究快速射电暴的大好时机。如果这项研究能经历时间的考验，那说明至少有一些快速射电暴来自两颗合并成黑洞的中子星。
但是，我们很难确定快速射电暴到底来自哪里。它们非常明亮，但出现时间又非常短暂。这让许多射电望远镜很难获得一个准确的位置。如果不知道这些快速射电暴的确切来源，我们就无法研究它们所在的星系。如果不知道快速射电暴的形成环境，我们就无法完全解开它们的谜团。
现在，一个位于澳大利亚的望远镜可以帮我们弄清快速射电暴的起源。
图为澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜的一些天线。
图片来源：澳大利亚联邦科学与工业研究组织（由作者提供）
合适的工具
澳大利亚联邦科学与工业研究组织位于Wajarri Yamaji地区（注：这片地区属于Wajarri原住民）的澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜是一台出色的望远镜。三十六个最远相聚六公里的碟形天线组成了望远镜的阵列。它可以探测快速射电暴，并精确定位信号的宿主星系。
事实上澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜可以在进行其他科学观测的同时搜寻快速射电暴。望远镜这样一个巡天可以观测南天的星系中可以形成恒星的气体。这能帮天文学家了解星系的演化。
在最近的一次巡天中，澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜还观测到了一个快速射电暴，而且天文学家们能够判断它起源的星系——附近一个很像银河系的漩涡星系。
似曾相识的超新星
澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜在这个漩涡星系中发现了形成恒星的原料——冷中性氢。就快速射电暴的宿主星系来说，探测到中性氢是很罕见的：目前发表的研究中只有三个其他案例。这三个案例需要跟进观测或者需要依赖更老的、其他望远镜的数据。
而澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜可以同时观测快速射电暴和其周边的气体。这是第一次观测到这种罕见的“双喜临门”。
澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜既发现了这个漩涡星系中的冷氢气（白色轮廓），也精准地找到了靠近星系中央的快速射电暴（位于红色椭圆处）。
图片来源：格沃瓦茨基等人，2023年；欧洲南方天文台和澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜。
澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜能观测的气体的扰动可以告诉天文学家最近发生了星系合并。这能帮助我们了解星系中恒星形成的过程。相应地，天文学家们也能探索快速射电暴可能的成因。
之前关于快速射电暴周围气体的研究表明快速射电暴存在于环境频繁变化的星系中。这表明动荡的星系合并事件可能会引发射电暴。
但是，就这个被观测的快速射电暴来说，它宿主星系的环境出奇地平静。天文学家们需要进一步的研究来探明快速射电暴是总体上出现在被扰动的气体环境中还是有不同的情况——也就是可能有不同的诞生条件。
未来可期
鉴于这种一箭双雕式的观测的独特性，这项结果展现了澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜的能力和多功能性。这是第一次对快速射电暴和其宿主星系的气体的观测。
而且这只是个开始。澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜每年将探测和定位超过一百个快速射电暴。通过继续合作，不同的巡天研究组将揭秘快速射电暴、它的成因和宿主星系的特点。
澳大利亚联邦科学与工业研究组织承认澳大利亚平方千米阵探路者射电望远镜所在的默奇森射电天文台台址，Inyarrimanha Ilgari Bundara，属于Wajarri Yamaji原住民。
责任编辑：郭皓存
牧夫新媒体编辑部
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『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
影像来源：ESA/Hubble & NASA, M. Gullieuszik and the GASP team
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