在《科学》杂志最近的一项研究中，研究人员发现了迄今为止最遥远、最古老的快速射电暴(FRB)，大约有80亿年的历史。这一发现证实了快速射电暴可以识别星系之间“缺失”的物质。

阿斯特罗天文学家发现了迄今为止最古老、最遥远的快速射电暴(FRB)大约有80亿年的历史，支持了关于快速射电暴的理论，以及它们揭示星系之间“失踪”物质的能力。随着未来望远镜的发展，这一发现有望让我们对宇宙的结构有更多的了解。

在《科学》杂志上发表的一篇论文中，由麦考瑞大学的斯图尔特·莱德博士和斯威本科技大学的副教授瑞安·香农领导的一个全球团队报告了他们发现的迄今为止最古老、最遥远的快速射电暴，大约有80亿年的历史。

这一发现将该团队之前的记录打破了50%。它证实了快速射电暴(frb)可以用来测量星系之间“缺失”的物质。

爆炸的来源被证明是一组两三个正在合并的星系，这支持了目前关于快速射电爆炸原因的理论。研究小组还表明，80亿年前是我们用目前的望远镜所能看到和精确定位快速射电暴的最远时间。

这个艺术家的印象(没有比例)说明了快速射电暴FRB 20220610A的路径，从它起源的遥远星系一直到地球，在银河系的一个螺旋臂中。欧洲南方天文台的甚大望远镜确定了FRB 20220610A的源星系，它似乎位于一个相互作用的星系群中。FRB 20220610A是如此遥远，以至于它发出的光花了80亿年才到达我们这里，这使得FRB 20220610A成为迄今为止发现的最遥远的快速射电暴。信贷:ESO / M。Kornmesser

突发信号的检测及其意义

2022年6月10日，CSIRO在Wajarri Yamaji国家的ASKAP射电望远镜被用来探测快速射电暴，这是在一次宇宙事件中产生的，在几毫秒内释放的射电暴相当于我们太阳30年的总辐射。

该论文的第一作者莱德博士说:“利用ASKAP的天线阵列，我们能够精确地确定爆发的来源。”“然后我们使用位于智利的欧洲南方天文台(ESO)甚大望远镜(VLT)搜索源星系，发现它比迄今为止发现的任何其他FRB源都更古老，更远，并且可能在一小群合并星系中。”

这次快速射电暴被命名为FRB 20220610A，它重申了利用FRB数据来衡量宇宙的概念。这是由已故的澳大利亚天文学家Jean-Pierre ' J-P ' Macquart于2020年在《自然》杂志上发表的一篇论文中首次证明的。

赖德博士说:“J-P表明，快速射电暴距离越远，它在星系之间暴露的气体就越多。”这就是我们现在所说的麦格特关系。最近的一些快速射电暴似乎打破了这种关系。我们的测量结果证实，麦格特关系适用于已知宇宙的一半以上。”

艺术家对快速射电暴的印象，以及用来探测和定位它的仪器。资料来源:卡尔·诺克斯(OzGrav/斯威本大学)

快速射电暴和宇宙结构

到目前为止，已经确定了大约50个快速射电暴，其中近一半使用了ASKAP。作者认为，我们应该能够在天空中甚至更远的地方探测到数千个这样的黑洞。

香农副教授说:“虽然我们仍然不知道是什么导致了这些巨大的能量爆发，但这篇论文证实了快速射电爆发是宇宙中常见的事件，我们将能够利用它们来探测星系之间的物质，并更好地了解宇宙的结构。”

我们很快就会有这样做的工具。ASKAP是目前探测和定位快速射电暴最好的射电望远镜。目前正在西澳大利亚和南非建造的国际SKA望远镜将会更好地帮助天文学家定位更古老、更遥远的快速射电暴。ESO的超大望远镜的近40米镜面，目前正在高而干燥的智利沙漠中建造，届时将需要研究它们的源星系。

位于智利阿塔卡马沙漠帕拉纳天文台的甚大望远镜。这张令人惊叹的VLT图像是用日落的颜色绘制的，反射在平台上的水中。图片来源:A. Ghizzi Panizza/ESO

合作努力与未来展望

该项目是由ASTRON(荷兰)、Pontificia大学Católica de Valparaíso(智利)、Kavli宇宙物理与数学研究所(日本)、SKA天文台(英国)、西北大学、加州大学伯克利分校和加州大学圣克鲁斯分校(美国)的研究人员共同努力的。

澳大利亚的参与者包括麦考瑞大学、斯威本科技大学、CSIRO、ICRAR/科廷大学、ASTRO 3D和悉尼大学。

目前估计宇宙质量的方法给出了相互矛盾的答案，并对宇宙学的标准模型提出了挑战。

香农副教授说:“如果我们计算一下宇宙中正常物质的数量——构成我们所有人的原子——我们会发现，今天应该存在的物质有一半以上都消失了。”

“我们认为失踪的物质隐藏在星系之间的空间中，但它可能只是太热、太分散，用普通技术是不可能看到的。

“快速射电暴探测到这种电离物质。即使在几乎完全空无一物的空间里，它们也能‘看到’所有的电子，这使我们能够测量星系之间有多少物质。”

位于西澳大利亚默奇森射电天文台的ASKAP射电望远镜。图片来源:?Alex Cherney/CSIRO

望远镜基础设施和未来的努力

CSIRO的ASKAP射电望远镜位于西澳大利亚的Inyarrimanha Ilgari Bundara, CSIRO Murchison射电天文台位于珀斯以北约800公里处。

目前，有16个国家是SKA天文台的合作伙伴，该天文台正在建造两台射电望远镜。SKA-Low(低频望远镜)-与ASKAP在同一地点-将包括131,072个两米高的天线，而SKA-Mid(中频望远镜)在南非将包括197个碟形天线。

甚大望远镜(VLT)由位于智利北部阿塔卡马沙漠的Cerro Paranal的欧洲南方天文台(ESO)操作，有四个8米的镜子。澳大利亚是ESO的战略合作伙伴，使澳大利亚天文学家能够进入VLT，并有机会为它贡献新技术。

澳大利亚的天文学家也希望在ESO的超大型望远镜在这个十年的晚些时候投入使用时，能够使用它。ELT将能够提供比哈勃太空望远镜清晰15倍的图像。

有关这项研究的更多信息，请参见天文学家探测到80亿光年外的快速射电暴。

参考资料:“一个在红移1处探测宇宙的发光快速射电暴”，作者:S. D. Ryder, K. W. Bannister, S. Bhandari, A. T. Deller, R. D. Ekers, M. Glowacki, A. C. Gordon, K. Gourdji, C. W. James, C. D. Kilpatrick, W. Lu, L. Marnoch, V. A. Moss, J. X. Prochaska, H. Qiu, E. M. Sadler, S. Simha, M. W. Sammons, D. R. Scott, N. Tejos和R. M. Shannon, 2023年10月19日，《科学》。DOI: 10.1126 / science.adf2678