100亿光年!迄今最古老快速射电暴FRB 20240304B被发现

100亿光年!迄今最古老快速射电暴FRB 20240304B被发现

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据澳大利亚广播公司(ABC)2026年10月9日报道,天文学家探测到迄今最古老的快速射电暴(FRB)——编号FRB 20240304B。该信号源自大爆炸后仅30亿年的早期宇宙,经过约100亿年的漫长旅程最终抵达地球。这项发现发表在最新一期《科学》杂志上,为理解宇宙婴儿期的物质分布提供了关键线索。

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一次跨越百亿年的邂逅

FRB 20240304B的爆发发生在宇宙年龄仅30亿年时,当时太阳系尚未形成,银河系也远未成型。研究第一作者、悉尼大学天体物理学家曼尼莎·卡莱布(Manisha Caleb)博士在接受ABC采访时感叹道:“从人类视角看,当光离开源头时,太阳还不存在,太阳系不存在,人类也不存在。文明诞生后,我们建起了射电望远镜,恰好在那片天空、那个瞬间进行观测——这种巧合简直不可思议。”该信号于2024年3月4日被南非MeerKAT望远镜阵列捕捉到,但科学家花了两年时间才确认其红移为z=1.9,是目前已知距离最远的FRB。

选角消息

什么是快速射电暴?

快速射电暴是来自银河系外的超高能量射电波脉冲,持续时间通常只有几毫秒,但释放的能量相当于太阳数天甚至数年的总输出。第一个FRB于2007年由澳大利亚帕克斯射电望远镜团队发现,但至今天文学家仍不清楚其确切起源。卡莱布博士表示:“我们知道每天天空中会发生成千上万次这样的爆发,但由于它们发生在射电波段,人眼无法察觉。”目前主流理论认为,FRB可能源于高度磁化的中子星(磁星)的剧烈活动,或是致密天体合并,但尚无定论。

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探测手段与关键数据

类别参数
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FRB编号FRB 20240304B
发现时间2024年3月4日
红移 (z)1.9
距离地球约100亿光年
宇宙年龄大爆炸后约30亿年
探测望远镜南非MeerKAT射电望远镜阵列
信号持续时间约1.5毫秒
能量密度相当于太阳30年总辐射的10亿倍

据法新社(AFP)报道,MeerKAT的64个天线协同工作,不仅捕捉到FRB的精确位置,还通过干涉测量技术将其定位到一个暗淡的星系中。该星系正经历剧烈的恒星形成活动,但具体产生FRB的天体尚未被直接成像。

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红移1.9:跨越宇宙时间的标尺

红移是衡量天体距离和宇宙膨胀的重要参数。红移值z=1.9意味着该FRB发出的光波长因宇宙膨胀被拉长了约2.9倍,对应光传播时间约100亿年。此前纪录保持者FRB 20220610A红移为1.0,该新发现直接将FRB的观测窗口推回至宇宙早期。天文学家利用澳大利亚平方公里阵列探路者(ASKAP)和甚大望远镜(VLT)的数据进行交叉验证,确认信号特征与星系环境一致性。旁证来源《科学》杂志的同行评审认为,该发现“为利用FRB探测宇宙再电离时期及宇宙网结构提供了全新可能性”。

为什么FRB能揭示宇宙的秘密?

当FRB从遥远天体传播到地球时,其信号会穿越星系际介质中的弥散气体和等离子体。不同频率的射电波在等离子体中传播速度略有差异,产生色散现象。通过测量色散量(色散度量,DM),天文学家可以推算路径上自由电子的总量,进而推断宇宙中“缺失”的未电离物质。卡莱布博士解释说:“FRB就像宇宙的探针,帮助我们绘制出星系之间的物质网络——这些物质大部分是普通重子物质,但很难直接被观测。”据ABC报道,该FRB的色散度量高达约1200 pc/cm³,远高于银河系内值,证明其穿越了巨量星系际介质。

对宇宙网模型的挑战与印证

宇宙网是星系之间由稀薄气体构成的纤维状结构,构成宇宙大尺度结构的骨架。理论上,普通物质(重子物质)的约50%可能隐藏在宇宙网中,但直接观测非常困难。FRB提供了一种间接测量手段。此次发现的FRB 20240304B的色散度量与标准宇宙学模型预测高度吻合,支持了当前对宇宙重子物质分布的认知。然而,其宿主星系极高的恒星形成率(约每年100倍太阳质量)使科学家怀疑,是否存在一类特殊FRB与年轻磁星密切相关。相关论文中,研究人员还发现该FRB的偏振特性与局部FRB不同,暗示早期宇宙环境可能影响射电波的传播。

未来展望:从数亿到四十亿

目前,MeerKAT升级为平方公里阵列(SKA)前身,正持续扫描南天天区。据路透社报道,全球天文学界正计划建造专用FRB巡天望远镜,以将探测灵敏度提升10倍。卡莱布博士表示:“我们目前只看到了冰山一角。随着SKA在2028年后全面运行,我们有望将FRB的探测范围推至大爆炸后10亿年以内,那时宇宙正在经历‘宇宙黎明’——第一代恒星和星系形成的关键时期。每一次新的FRB发现,都像打开一扇通往宇宙童年的窗。”

Q1: 这个FRB会不会是外星文明发出的信号?

A1: 几乎所有天文学家都排除这种可能性。FRB的能量极其巨大,达到太阳数天辐射的总和,且持续仅几毫秒。如果一个外星文明能产生如此强的射电脉冲,其技术水平远超目前物理学认知。更重要的是,FRB的色散特征与星系际介质完全吻合,支持其源于自然天体事件,如磁星耀斑。

Q2: 普通人能看到FRB吗?

A2: 不能。FRB完全发生在射电波段,肉眼无法直接观测。只有大型射电望远镜(如MeerKAT、ASKAP等)才能捕捉到这些短暂的信号。不过,天文学家会将部分FRB数据公开,你可以在专业网站上下载信号波形图,感受来自百亿年前的宇宙脉动。

从大爆炸后30亿年出发,这个毫秒级的闪光照亮了宇宙中难以看见的物质骨架。FRB 20240304B不仅是迄今最古老的快速射电暴,更是一把钥匙,帮助我们打开早期宇宙重子物质分布之谜的大门。随着下一代射电望远镜的部署,科学家预计将在未来十年内将FRB的探测推向红移z>10,直抵宇宙的黑暗时代边缘。

剑侠情缘

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天文学家探测到最古老快速射电暴FRB 20240304B,来自大爆炸后30亿年、距离100亿光年外的星系。该发现利用MeerKAT望远镜,有望揭示宇宙网秘密。

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