天文学家追寻神秘射电暴奇特的"球状起源"

cnBeta.COM  ugmbbc 的报道  •

快速射电暴（FRB）是迄今为止最强大、最遥远的射电暴，哈勃太空望远镜揭示了这种超大爆炸的奇特诞生地。天文学家发现快速射电暴并不是起源于一个星系，而是一群星系，它们正在走向可能的合并之路。

2022 年夏天，天文学家探测到了迄今为止观测到的最强大的快速射电暴（FRB）。它来自一个可以追溯到宇宙大爆炸一半时间的地方，也是迄今为止发现的已知最远的快速射电暴。

现在，西北大学领导的天文学家们已经确定了这个非凡天体的诞生地--它确实相当奇特。

研究人员利用美国国家航空航天局哈勃太空望远镜拍摄的图像，追溯到 FRB 的诞生地，发现它并非来自一个星系，而是由至少七个星系组成的星系群。这个星系群中的星系似乎正在相互影响--甚至可能正在走向潜在的合并。这样的星系群非常罕见，可能是引发FRB的条件。这一意外发现可能会挑战关于FRB如何产生以及产生原因的科学模型。

Host-Galaxy-of-Fast-Radio-Burst-FRB-20220610A-Annotated-scaled.jpg© 由 cnBeta.COM 提供

哈勃太空望远镜拍摄的异常强大的快速射电暴 FRB 20220610A 的宿主星系图像。哈勃望远镜的灵敏度和清晰度揭示了一个由多个星系组成的紧凑星系群，这些星系可能正在发生合并。当宇宙只有 50 亿年历史时，它们就已经存在了。FRB 20220610A 于 2022 年 6 月 10 日首次被西澳大利亚的澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）射电望远镜探测到。位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜证实，FRB 来自遥远的地方。

图片来源：NASA、ESA、STScI、Alexa Gordon（西北大学）

"如果没有哈勃望远镜的成像，这个FRB究竟是来自于一个单一的星系，还是来自于某种相互作用的星系仍然是一个谜，"领导这项研究的西北大学的亚历克莎-戈登（Alexa Gordon）说。"正是这些类型的环境--这些怪异的环境--促使我们更好地理解FRB之谜"。

戈登在路易斯安那州新奥尔良市举行的美国天文学会第 243 次会议上介绍了这项研究。1月9日，作为"高能现象及其起源"会议的一部分，戈登发表了题为"用哈勃太空望远镜揭示最遥远的快速射电暴的环境"的演讲。

戈登是西北大学温伯格文理学院的天文学研究生，她的导师是该研究的共同作者、物理学和天文学副教授方文辉。方文辉和戈登还是天体物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的成员。

从一团球体中诞生？

FRB在几毫秒内爆发并消失，它是一种短暂而强大的射电爆炸，在一次快速爆发中产生的能量比太阳一整年释放的能量还要多。而这次破纪录的 FRB（被称为 FRB 20220610A）比它的前辈们更加极端。

它不仅比更近的 FRB 高能四倍，而且还是迄今发现的最遥远的 FRB。当 FRB 20220610A 出现时，宇宙的年龄只有 50 亿年（相比之下，现在宇宙的年龄是 138 亿年）。

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哈勃太空望远镜拍摄的异常强大的快速射电暴 FRB 20220610A 的宿主星系图像。哈勃望远镜的灵敏度和清晰度揭示了一个由多个星系组成的紧凑星系群，这些星系可能正在发生合并。当宇宙只有 50 亿年历史时，它们就已经存在了。FRB 20220610A 于 2022 年 6 月 10 日首次被西澳大利亚的澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）射电望远镜探测到。位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜证实，FRB 来自遥远的地方。

资料来源：NASA、ESA、STScI、Alexa Gordon（西北大学）

在早期的观测中，这个爆发似乎起源于一个无法辨认的无定形圆球附近，天文学家最初认为它要么是一个单一的不规则星系，要么是由三个遥远星系组成的星系群。但是，新的转折是，哈勃望远镜的锐利图像现在表明，这个圆球可能至少有七个星系，它们彼此靠得非常近。事实上，这些星系之间的距离如此之近，以至于它们都能挤进我们的银河系。

Fong说："有一些迹象表明，这些星系群的成员正在"互动"。换句话说，它们可能在进行物质交换，也可能正在走向合并。这些星系群（称为紧凑星系群）是宇宙中极其罕见的环境，也是我们所知的密度最高的星系尺度结构。"

戈登说："这种相互作用可能会引发恒星形成的爆发。这可能表明，FRB 20220610A 的祖先与相当新的恒星群有关，这与我们从其他 FRB 了解到的情况相吻合。"

该研究报告的合著者、国家自然科学基金会研究生研究部天文学博士生、Fong实验室天文学博士生、CIERA成员董雨欣（Vic）说："尽管迄今为止发现了数百个FRB事件，但其中只有一小部分被精确定位到它们的宿主星系。在这一小部分中，只有少数来自稠密的星系环境，但从未在如此紧凑的星系群中出现过。因此，它的诞生地确实非常罕见"。

神秘的爆炸

尽管自 2007 年首次发现 FRB 以来，天文学家已经发现了多达 1000 个 FRB，但这些刺眼闪光背后的来源仍然难以确定。虽然天文学家尚未就 FRB 背后的可能机制达成共识， 但他们普遍认为 FRB 必须涉及一个紧凑的天体，如黑洞或中子星。

通过揭示 FRB 的真实本质，天文学家不仅可以了解这一神秘现象，还可以了解宇宙本身的真实本质。当来自 FRB 的无线电波最终与我们的望远镜相遇时，它们已经从遥远的早期宇宙中穿越了数十亿年。在这段跨越宇宙的旅途中，它们与沿途的物质发生了相互作用。

"尤其是无线电波，它对从FRB位置到我们视线沿线的任何干扰物质都很敏感，"Fong说。"这意味着无线电波必须穿过FRB地点周围的任何物质云，穿过它的宿主星系，穿过宇宙，最后穿过银河系。通过 FRB 信号本身的时间延迟，我们可以测量所有这些贡献的总和。"

为了继续探索 FRB 及其起源，天文学家需要探测和研究更多的 FRB。戈登说，随着技术不断提高灵敏度，更多的探测--甚至有可能捕捉到极其微弱的FRB--指日可待。

Dong说："有了更多遥远的FRB样本，我们就可以开始研究FRB的演化及其宿主特性，将它们与更多附近的FRB联系起来，或许还能开始识别更多奇怪的种群。"

在不久的将来，FRB 实验将提高其灵敏度，从而使在这些距离上探测到的 FRB 数量以前所未有的速度增长。天文学家很快就会知道这个 FRB 的环境有多么特殊。

编译来源：ScitechDaily