当您尝试想象宇宙中最强大的物体时，会想到什么？也许是原子弹，或者超强大的太阳，对吧？那么，让我向您介绍快速射电暴：一种持续时间仅为几毫秒的奇特现象，但其释放的能量却比太阳80年释放的能量还要多。每时每刻，宇宙中都有数千个FRB闪烁，然而，对于如此普遍和强大的事物，我们几乎对它们的形成方式和原因一无所知。这很大程度上是因为，自2007年首次发现它们以来，科学家们一直不确定它们的来源。它们是由黑洞喷发的吗？它们是疯狂运转的恒星的延伸吗？它们是试图与我们交流的智能外星人的信号吗？
我们已经朝着解决这个问题的方向迈出了重要的一步。在一项于周四发表在《科学》杂志上的研究中，一个国际团队报告了首次精确定位了非重复性FRB的起源点。“这是我们首次找到[FRB]并拥有足够的数据来精确定位它，”澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的天文学家、新论文的首席作者Keith Bannister说。“我们必须在望远镜中建立我们称之为‘实时回放’的模式来精确定位这个FRB。”
这种“实时回放”系统可能是我们最终揭示哪些奇异宇宙现象产生并向宇宙其他地方发射FRB所需的突破性创新。
“这是一个非常伟大的发现，”哥伦比亚大学天体物理学家Brian Metzger说，他没有参与这项研究。“我不想直接比较，但在某些方面，一次精确定位比100次来源不明的事件更有价值。您可以从中获得大量背景信息。”
重点关注的是FRB 180924，这是天文学家检测到的第86个FRB。这类信号以短暂易逝而闻名，而这个信号仅持续了1.3毫秒——对于人类来说几乎难以察觉。
关于这些信号的产生理论包括常规解释，如黑洞或中子星或高能超新星，以及一些更离奇的选项，如闪电星（脉冲星的一种假设版本）或暗物质坍缩。是的，有时人们会猜测它们可能来自外星人。近几年来最受推崇的理论之一是由Metzger和他的几位同事提出的，他们认为FRB是年轻磁星（伴有超强磁场的中子星）发生超活跃耀斑效应的结果。
平心而论，这实际上不是第一个FRB。2017年，科学家们设法精确定位了一个重复性FRB——FRB 121102（在记录中仅有的两个观测到的FRB之一）的归属星系。尽管仍然是一项艰巨的任务，但重复性的探测给了天文学家线索去寻找，他们最终将其追踪到一个距地30亿光年的、恒星形成率很高、亮度很弱的矮星系。
正如您可以想象的，一次性FRB更难追溯。“关键是要有一个既能找到FRB又足够大的望远镜，就其天线之间的距离而言，能够对其进行精确定位，”Bannister说。“之前的望远镜拥有其中之一，但并非两者兼具。”
CSIRO有一个诀窍使其能够完成这项任务：澳大利亚平方公里阵列巡天望远镜（ASKAP），这是一个位于西澳大利亚的36台碟形天线射电望远镜阵列。过去，ASKAP的所有碟形天线通常都指向不同的方向，这阻碍了更精确地表征信号，包括其起源点的工作。
显然，解决这个问题的简单方法是重新排列ASKAP的碟形天线，使其都指向天空的同一区域。但Bannister和他的团队还采取了额外的步骤来改进使FRB数据收集成为可能的系统，定制硬件使其能够每秒进行十亿次不同的测量，并创建能够实时处理这些数据的新型软件。
所以，“实时回放”系统的工作原理是这样的：一旦ASKAP探测到FRB，数据收集就会停止，软件会继续下载每个碟形天线在过去三秒钟内收集的所有原始数据。原始信号实际上会以不同的时间到达每个射电碟形天线，天文学家可以利用这些纳秒级的滞后，以大约0.1角秒的精度评估FRB的位置——“相当于200米距离上的一根头发，”Bannister说。
然后，该团队对起源点进行了成像，并使用地球上三个最强大的地面望远镜（智利的欧洲南方天文台甚大望远镜、夏威夷的凯克望远镜以及智利的南方双子座望远镜）测量了距离。
结果是，我们现在知道FRB 180924位于一个距地36亿光年的、位于天鹤座的星系的外缘，该星系的大小、形状和光度与银河系相当。与其他的FRB一样，星际气体导致FRB 180924偶尔减速，这是一种称为“色散”的效应。天文学家实际上可以利用色散来评估FRB在抵达地球的途中穿过了何种气体以及有多少气体，从而让我们对A点和B点之间的物质类型以及信号经历了怎样的旅程有所了解。
“对于一个非重复性FRB，我们只有一次机会来找到它并测量它的位置，ASKAP团队做得非常出色，”麦吉尔大学天文学家Shriharsh Tendulkar说，他没有参与这项研究。
在试图调和这个新的起源点与FRB 121102的归属星系时，出现了一些困惑。考虑到两者在大小和光度上的差异高达1000倍，难以想象这两个星系会产生相同类型的、能量异常高的现象。
“如果说有什么的话，这项发现提出了更多问题，”Bannister说。“我们现在知道，FRB可以发生在宇宙中相当平静的区域。我们以前认为需要大量的活跃恒星形成才能产生FRB。”他认为新的发现否定了一些模型：FRB 180924来自其星系外围这一事实，使得超大质量黑洞位于星系中心是常见来源的理论受到质疑。非常年轻的恒星，如超新星后形成的年轻磁星，很可能也被排除在外，任何不需要某种星系天体的解释也是如此。“我们必须回到原点，才能理解FRB如何在如此广泛的环境中发生。”
并非所有人都确信新的发现必然导致我们目前的FRB理论发生根本性转变。康奈尔大学天文学家James Cordes（未参与此研究）认为，中子星，尤其是磁星，最有可能成为FRB产生的来源，这一点仍然可以肯定。他说，最重大的影响与FRB起源于超大质量超新星的理论有关，这种超新星优先形成于金属含量较低的矮星系。“这在一定程度上仍然可能是正确的，但新的FRB及其星系提出了一个可能的反例。”
还有一种可能性是，重复性和非重复性FRB由不同的模型控制。“在拥有古老恒星的巨大星系外围找到一只年轻的磁星，就像在撒哈拉沙漠里找到一头鲸鱼，”Tendulkar说。“当然，这个领域还很年轻，但这可能表明重复性和非重复性FRB来自完全不同的起源，”而磁星模型可能只适用于后者。
Metzger本人并不认为这些发现完全排除了磁星。可能只是磁星更加多样化，并且在比以前设想的更多样的宇宙情境中形成。“可能存在更多产生这些产生FRB的磁星的方法，”他说。“而大自然可能不止一种产生快速射电暴的方法。”
只有当我们收集更多FRB数据时，我们才能回答这些问题，而Bannister和他的团队显然已经为深入研究这些现象开辟了一条新途径。精确定位起源点为识别现场可能发射出这些信号的物体提供了一个更狭窄的窗口。更直接地说，科学家们可以利用FRB的色散来更可靠地绘制宇宙物质分布图，这将有助于回答一些宇宙学问题。“这种方法是未来的方向，”Cordes说。
（只是不要抱太大希望有人会站出来说这是外星人。永远都不是外星人。）
