又見「快速電波爆發」 來自30億光年外

天文學家使用中國大型望遠鏡偵測到來自30億光年外的強大無線電波,卻讓人對這個「宇宙之謎」更摸不著頭緒。

Artwork of a pulsar. Pulsars are very rapidly spinning neutron stars the dead cores of massive stars rotating on their axes often hundreds of times every second. Radio and optical beams of radiation, emitted from the pulsar's magnetic poles, flash across our line of sight and the star appears to blink on and off as it spins.
天文學家使用中國大型望遠鏡偵測到來自30億光年外的強大無線電波,卻讓人對這個「宇宙之謎」更摸不著頭緒。(示意圖/Getty Images)
  • 快速電波爆發是什麼?

路透社與太空新聞網站Space.com報導,自2007年發現「快速電波爆發」(fast radio bursts, FRB)以來,天文學家多次偵測到這樣的射頻電磁輻射脈衝。他們懷疑「快速電波爆發」可能來自中子星、磁星、黑洞等極端天體釋放,但始終無法真正判定原因。

「快速電波爆發」是發生在我們銀河系和其他星系深處的天文物理現象,對源頭知道更多,就更有助了解是什麼造成。

而8日刊登在「自然」(Nature)期刊的研究指出,科學家偵測到來自距地球近30億光年矮星系的「快速電波爆發」。

天文學家2019年5月20日偵測到代號FRB 190520的天體發出無線電波;2019年11月,研究人員發現中國500公尺口徑球面電波望遠鏡(The Five-hundred-metre Aperture Spherical Radio Telescope, FAST)記錄到這次快速電波爆發。他們後續觀測時發現些許不尋常,因為這個天體正在釋放頻繁且重複的無線電波。

2020年,團隊使用美國國家科學基金會(National Science Foundation)特大天線陣(VLA)望遠鏡找出爆發源頭,之後又用夏威夷「昴星團望遠鏡」(Subaru Telescope)確定FRB 190520爆發源自1顆遙遠的矮星系。

加州理工學院(Caltech)天文學家、研究共同執筆人拉奧(Casey Law)表示:「快速電波爆發是強烈、短暫的無線電光閃爍,強大到足以在整個宇宙中看到。這個爆發在大約1毫秒內明滅閃爍,遠遠快於一眨眼的功夫。」

  • 重複?不重複?

至今約500次已知的快速電波爆發多不會重複,但FRB 190520卻是反覆爆發,在各次爆發間有些持續但較弱的無線電發射,換言之,它始終保持「開啟」狀態,和2016年發現、代號FRB 121102的快速電波爆發非常類似。

而FRB 121102的源頭也是30多億光年外的矮星系,讓人不禁要問,快速電波爆發是全都一樣…還是不一樣。

團隊成員阿加渥(Kshitij Aggarwal)表示:「重複和不重複的有區別嗎?持續的無線電發射呢,很常見嗎?」

天文學家已開始以快速電波爆發為工具研究太空物質,這些訊號甚至有助解開宇宙「失落物質」(missing matter)的問題,但FRB 190520B案例似乎沒辦法做到,或許是因為FRB 190520B起源的星系存在異常數量的塵埃和物質。

FRB 190520B的發現也讓人產生新問題,像是快速電波爆發的源頭是不是會隨著時間演化,或者不同種類的來源是否能夠發射快速電波爆發。

FRB 190520B的另一個特點是它的色散量,這表明它是通過密度比過去觀測到的快速電波爆發還高的電子,才被地球觀察到,顯示FRB 190520B在超新星等產生的局部電漿體環境中很活躍。

色散量讓人對FRB 190520B的環境有更深了解,但其與其他快速電波爆發的巨大差異,也讓人質疑它們是否可用作測量距離的宇宙量天尺(cosmic “yardstick”)。

中國FAST首席科學家、共同撰寫這份研究的中國科學院天體物理學家李菂說:「我們仍然把快速電波爆發稱為宇宙之謎,理所當然。」