快速無(wú)線電爆發(fā)源追蹤了整個(gè)宇宙的記錄距離

快速無(wú)線電暴（FRB） 持續(xù)約一毫秒，在此過(guò)程中，對(duì)滲透到我們宇宙中的等離子體進(jìn)行其他無(wú)法獲得的信息進(jìn)行編碼，從而提供對(duì)磁場(chǎng)和氣體分布的見(jiàn)解。

在一篇論文中由悉尼大學(xué)的 Manisha Caleb 撰寫(xiě)，該團(tuán)隊(duì)報(bào)告了發(fā)現(xiàn)FRB的20240304B，位于紅移的 2.148 +/- 0.001，相當(dāng)于大爆炸.

這次爆發(fā)被命名為 FRB 20240304B，于 2024 年 3 月 4 日由南非 MeerKAT 射電望遠(yuǎn)鏡陣列首次探測(cè)到。這一發(fā)現(xiàn)的非凡之處在于其令人難以置信的距離，紅移高達(dá) z = 2.148±0.001，即大爆炸后約 30 億年。這意味著我們正在觀察經(jīng)過(guò) 110 億多年到達(dá)地球的光。

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尋找信號(hào)源需要跨多個(gè)天文臺(tái)進(jìn)行偵探工作。作者試圖使用地面天文臺(tái)和檔案數(shù)據(jù)來(lái)定位 FRB 20240304B 的宿主星系，但未能成功。

然而，JWST 的 NIRCam 和 NIRSpec 儀器的后續(xù)行動(dòng)成功地揭示了 FRB 的主星系并獲得了光譜紅移。

無(wú)線電波爆發(fā)在太空傳播時(shí)以每立方厘米約 2,330 秒差距的速度擴(kuò)散，這表明其起源極其遙遠(yuǎn)。這種測(cè)量更準(zhǔn)確地描述了無(wú)線電信號(hào)在空間中被自由電子拉伸和延遲的程度，就像指紋一樣，揭示了信號(hào)傳播的遠(yuǎn)距離。

這一發(fā)現(xiàn)使局部 FRB 的紅移范圍增加了一倍，并探測(cè)了宇宙 ~80% 歷史上的電離重子。之前的 FRB 探測(cè)只追溯到宇宙時(shí)間的一半左右，但 FRB 20240304B 將我們的觀測(cè)邊界推到了宇宙仍處于年輕時(shí)期。

宿主星系本身就講述了一個(gè)有趣的故事。南非的 MeerKAT 射電望遠(yuǎn)鏡檢測(cè)到了 FRB 2024030。然后，該團(tuán)隊(duì)使用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將信號(hào)定位到一個(gè)低質(zhì)量、塊狀星系。

由于它的宿主星系相對(duì)年輕，質(zhì)量不是很大，并且仍在形成恒星，因此 FRB 的存在表明起源可以在相對(duì)較短的時(shí)間尺度內(nèi)發(fā)生，例如年輕的磁星。這支持了這樣的理論，即 FRB 起源于稱為磁星的高磁化中子星，而不是來(lái)自需要數(shù)十億年才能發(fā)展的過(guò)程。

這一發(fā)現(xiàn)還揭示了跨越千兆漸差距尺度的復(fù)雜磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。它的視線與處女座星團(tuán)和前景群一起揭示了許多千兆秒差距尺度上的磁場(chǎng)復(fù)雜性。當(dāng)無(wú)線電波傳播到地球時(shí)，它們穿過(guò)各種結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)都在信號(hào)上留下其特征。

也許最引人注目的是，這些觀測(cè)確定了恒星形成高峰期的 FRB 活動(dòng)，并證明 FRB 可以在宇宙學(xué)歷史上最活躍的時(shí)代探測(cè)星系的形成。

FRB 20240304B 起源的時(shí)代對(duì)應(yīng)于宇宙以最猛烈的速度形成恒星的時(shí)間，天文學(xué)家稱這一時(shí)期為“宇宙正午”。

隨著下一代望遠(yuǎn)鏡的上線，像 FRB 20240304B 這樣的發(fā)現(xiàn)指向了一個(gè)令人興奮的未來(lái)，這些轉(zhuǎn)瞬即逝的信號(hào)將成為來(lái)自宇宙遙遠(yuǎn)過(guò)去的信使，幫助我們了解宇宙如何從早期、混亂的青年演變成我們今天看到的結(jié)構(gòu)化宇宙。

本文最初發(fā)表于今日宇宙.閱讀原文.

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