時(shí)間倒撥回2018年9月24日，一個(gè)無線電信號(hào)快速地劃過宇宙，被澳大利亞的SKA探路者望遠(yuǎn)鏡捕捉到。盡管它只閃了千分之一秒，經(jīng)過幾個(gè)月的努力，科學(xué)家們還是定位到了發(fā)出光波的星系，遠(yuǎn)在40億光年之外。

澳大利亞國(guó)家望遠(yuǎn)鏡設(shè)施的科學(xué)家主導(dǎo)了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，相關(guān)論文于北京時(shí)間6月28日凌晨發(fā)表在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。這是人類成功定位的第二個(gè)快速射電暴，也是第一個(gè)單次快速射電暴。此前，科學(xué)家們唯一追溯到源頭的是一個(gè)閃了150次的重復(fù)快速射電暴，其難度差異可想而知。

無線電通常也被稱為射電，本質(zhì)上是一種光波，在宇宙中廣泛存在，只是能量遠(yuǎn)低于我們最熟悉的可見光。脈沖星就是一種著名的射電源，這種致密星體在旋轉(zhuǎn)過程中有規(guī)律地向地球傳遞光波，一度被人視作外星文明的訊息。如今，脈沖星的謎團(tuán)雖已揭開，宇宙中還有許多尚未明確源頭的射電信號(hào)。

快速射電暴（FRB）就是一種物理起源尚不明確的銀河系外射電束，持續(xù)時(shí)間通常只有幾毫秒。一個(gè)持續(xù)5毫秒的明亮射電暴在2001年8月抵達(dá)澳大利亞的Parkes望遠(yuǎn)鏡，但直到2007年才被美國(guó)西弗吉尼亞大學(xué)天文學(xué)家鄧肯·福利莫（Duncan Lorimer）確認(rèn)為一種新的天體物理信號(hào)，而非設(shè)備故障。

快速射電暴（FRB）就是一種物理起源尚不明確的銀河系外射電束，持續(xù)時(shí)間通常只有幾毫秒

從那以后，學(xué)界一共接收到了數(shù)十個(gè)類似的快速射電暴，其中只有2個(gè)“閃了不止一次”。2012年，天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)一例重復(fù)的快速射電暴，并在2017年確定了信號(hào)源位于約25億光年外的一個(gè)矮星系，可能是一顆具有強(qiáng)磁場(chǎng)的中子星發(fā)出的。

2018年，加拿大氫強(qiáng)度繪圖實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡（CHIME）在兩個(gè)月內(nèi)探測(cè)到13個(gè)全新的快速射電暴，其中1個(gè)為重復(fù)信號(hào)。

“順風(fēng)耳”+“千里眼”

主導(dǎo)此次發(fā)現(xiàn)的澳大利亞科工組織科學(xué)家基斯·巴尼斯特（Keith Bannister）表示，定位一閃而逝的單次快速射電暴極具挑戰(zhàn)性。

這次，由36個(gè)天線組成的SKA探路者望遠(yuǎn)鏡在2018年9月接受到快速射電暴信號(hào)后，澳大利亞團(tuán)隊(duì)利用每個(gè)電線接受到信號(hào)的時(shí)間差來確定射電暴的母星系方位。信號(hào)本身只持續(xù)了千分之一秒，其中的時(shí)間差更是精微，大約是幾十萬(wàn)分之一秒。

位于西澳的SKA探路者望遠(yuǎn)鏡

定位到一個(gè)距離地球約40億光年的中等星系后，，澳方與位于智利和夏威夷的雙子座望遠(yuǎn)鏡、凱克望遠(yuǎn)鏡和甚大望遠(yuǎn)鏡合作觀察該中等星系，分析快速射電暴的距離和其他特征。聯(lián)合觀察發(fā)現(xiàn)，該母星系比孕育2012年那個(gè)重復(fù)射電信號(hào)的矮星系要明亮，射電光波產(chǎn)生于遠(yuǎn)離母星系核心的“郊區(qū)”位置。

雙子座望遠(yuǎn)鏡方面的負(fù)責(zé)人尼古拉斯·特約斯（Nicolas Tejos）介紹道，SKA探路者望遠(yuǎn)鏡提供了二維的坐標(biāo)，而雙子座、凱克和甚大望遠(yuǎn)鏡完成了三維上的拼圖。

可以理解為，SKA探路者望遠(yuǎn)鏡作為一架射電望遠(yuǎn)鏡，更像一個(gè)“順風(fēng)耳”，能敏銳地聆聽到輕微的信號(hào)。而雙子座等光學(xué)及紅外望遠(yuǎn)鏡更像幾只“千里眼”，負(fù)責(zé)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)方位后拉近焦距，呈現(xiàn)清晰的圖像。

“順風(fēng)耳”+“千里眼”合作定位

定位快速射電暴對(duì)科學(xué)家們理解它們的起源至關(guān)重要。什么現(xiàn)象能在如此短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的能量？

哈佛大學(xué)理論物理學(xué)家艾維·略伯（Avi Loeb）曾拋出過一個(gè)頗為吸引眼球的“外星光帆”理論：據(jù)他計(jì)算，如果高級(jí)的外星文明利用激光加速“光帆船”進(jìn)行星際穿越，產(chǎn)生的信號(hào)正好會(huì)與人類觀測(cè)到的快速射電暴相似。不過，他的計(jì)算并未在學(xué)界得到廣泛認(rèn)同。

現(xiàn)有的主流理論大多指向了大型致密天體，例如黑洞、強(qiáng)磁場(chǎng)中子星、高度活躍的星系內(nèi)核等。知道了射電暴的位置，科學(xué)家們就能判斷出那里是否有天體正在形成、演化、碰撞或者毀滅，即使不能完全解釋快速射電暴的產(chǎn)生，起碼也能排除掉一些理論模型。

此次的射電暴來自一個(gè)年輕的明亮星系的邊緣，如果這個(gè)位置沒有高強(qiáng)度的恒星誕生過程，可能信號(hào)來自一顆老邁的中子星

單次快速射電暴比重復(fù)快速射電暴更為常見，掌握了定位單次快射電暴的方法，天文學(xué)界不僅離揭曉這種神秘信號(hào)的廬山真面目越來越近，未來更有望增添一個(gè)研究宇宙的新工具。

“正如幾十年前首次探測(cè)到伽瑪暴，或者不久前探測(cè)到引力波，我們站在一個(gè)激動(dòng)人心的新時(shí)代節(jié)點(diǎn)上，即將揭秘快速射電暴的來源。”澳大利亞亞麥格里大學(xué)的斯圖爾特·萊德（Stuart Ryder）說道：“我們計(jì)劃用快速射電暴當(dāng)做宇宙探測(cè)器，就像用伽瑪暴來探測(cè)類星體和超新星一樣?！?

比如，這個(gè)探測(cè)器會(huì)幫助破解宇宙中“消失的重子”之謎。科學(xué)家們觀測(cè)得到目前宇宙中的重子數(shù)量，大約只有計(jì)算得到的100億年前重子數(shù)量的一半。如果得到大量定位好的快速射電暴母星系的樣本，天文學(xué)家就可以給宇宙做CT，建立星系網(wǎng)絡(luò)的三維地圖，尋找消失的重子。