FRB的第二次精確定位，如何確認爆發源的位置？

作者：文/虞子期

在天文科學領域，科學家們會面臨很多探索難題，比如那些位於星系之間的氣體，由於它們本身並不具有發光的特性，所以研究的進展一直難以加快。終於，研究人員們找到了一種可行的方式來觀察它們。並對該技術是否可以捕獲一次性爆發、以及是否是星系介質的良好探測器都進行了驗證。與此同時，這項新研究可能還會激發科學家們對FRB（快速無線電爆發）一代的重新思考。

新技術如何發現快速無線電爆發

位於澳大利亞的SKA探路者（ASKAP）射電望遠鏡，發現了快速無線電突發，這是迄今為止的第二次，並且還確定了該快速無線電爆發（FRB）的發生位置。天文學家們開始將這些物體，放在宇宙中最神秘的現象之一上。並且，讓VLT、KECK和Gemini South光學望遠鏡與ASKAP一起進行了後續觀測，從而實現對其主星系進行成像的目的。在地球太陽近一個世紀的時間裡，釋放出大約一毫秒的能量，這是一個非常短暫的爆炸過程，這樣的發現算得上是該領域的等待已久的重大突破，更能幫助天文學家找出導致快速無線電爆發的原因。

早在2007年，天文科學家就發現了快速的無線電爆發，在過去的幾年中已經爆發了數十次的FRB 121102，是一種罕見的「中繼器」；36個射電望遠鏡網路，在2018年就發現了FRB 180924爆炸，而這次新發現的爆炸卻是更常見的「一次性」級別的成員，也表明可以跟蹤這些難以捉摸的事件本身。最終，這可能讓天文學科學家們弄清楚到底是什麼原因造成的。截至目前，已知的FRB總數也達到了85個，其中只有兩個是中繼器，科學家們通過跟蹤他們的發現來源，開闢了新的領域。

神秘的深空FRB中包括中繼器

加拿大的CHIME射電望遠鏡在這裡夜間，就發現了13個神秘的快速無線電突發（FRB），其中自然還包括第二個已知的重複FRB。在大多數先前檢測到的FRB中，具有大約1400MHz（兆赫茲）的無線電頻率。而CHIME的範圍則要低出很多，大約是400到800 MHz。所以，新發現也為FRB帶來了可觀的新亮點，FRB「的來源可以產生低頻無線電波，而這些低頻波卻可以逃離它們的環境，並且它們不會太分散而無法檢測到，哪怕是在到達地球的時候。我們可以從中獲取一些關於來源和環境的信息。天文學家可以確定，中繼器FRB 180814.J0422 73和地球相聚約15億光年。這和中繼器FRB 121102相比，大概差了兩倍左右。

FRB是短暫且強大的一種現象，在一個多世紀以來，從能量的角度來講，這種毫秒級的排放與太陽的總產量相當。但是，FRB同時又像他們的壯觀外表一樣神秘。關於爆發的解釋，科學家們設想了很多種可能，這其中自然也包括合併中子星，甚至是先進的外星文明。在這些被發現的河外閃光燈中，有史以來發現的第二個重複FRB，就包含在新的運輸中。科學家們對快速無線電爆發到達地球的輻射的說明，是通過不同的顏色來表示不同波長的光。隨著更多的中繼器和更多可用於學習的資源，科學家們或許可以更加理解這些宇宙謎題，包括它們來自哪裡，以及為什麼會出現。快速無線電突發（FRB），可能並不會長時間保持神秘。

如何確認天空中的爆發源位置

這是一個神秘的信息，在此之前，科學家們對它也知之甚少，它的名字叫做DES J214425.25-405400.81，而信息的來源則是這個大銀河系的郊區。研究人員為了描述它，使用了智利的超大望遠鏡和雙子座南望遠鏡，以及夏威夷的Keck II望遠鏡來進行光學觀測。與此同時，他們還開發了一種新的技術，其中的關鍵就是速度：需要在襲擊ASKAP的獵物之後（不到300毫秒的時間內）自動識別FRB 180924，因為研究人員需要訪問每3.1秒就覆蓋一次的數據信息。

在接下來的數據分析過程中，研究人員測量了在36個ASKAP上FRB 180924的到達時間，直到約1/100納秒，以發現它們之間的微小差異。然後通過這些差異的比較，就可以確定天空中爆發源的具體位置。當精度為0.00002度 ，那麼就相當於200米（約650英尺）以外人類頭髮的寬度。科學家們最後確定，DES J214425.25-405400.81和地球之間相距約36億光年。並且，該星系的質量大約是其數量的1000倍左右，同時，所形成的恆星活躍程度，也遠低於距離地球約30億光年攜帶FRB 121102的矮星。 與此同時，FRB 121102就處於其家庭星系的中心附近，這個地區很可能潛藏著超大質量黑洞。

驅動FRB神秘過程的關鍵線索

在確定FRB 180924位置過程中涉及到的差異數據很重要，它們似乎並不需要多麼特殊的條件，這不僅可以表明FRB可以來自哪些類型的環境和星系，還為驅動FRB的神秘過程提供了一些關鍵線索。比如：鑒於13000光年距離銀河核心的距離非常遙遠，就可以將超大質量黑洞排除在這一特定爆發之外。 同樣，這項新研究，也激發了科學家們對FRB一代的重新思考。隨著Bannister及其團隊開創的方法，被越來越多的用於FRB的精確定位，這些模型也將隨之變得越來越強大。

當然，這樣的發現自然不只有一種含義。在微小的矮星系中，磁星會優先形成，這就像FRB 121102的主星一樣。所以，建議用年輕的高度磁化中子星產生磁星，從而建立最可信的模型解釋中繼。會有兩種情況，一種是允許在多種環境中產生爆發，即放鬆模型；另一種則是有兩種產生爆發的機制。在FRB 180924的家庭星系中，都具有相對較少的氣體，需要通過燃燒FRB的氣體量以爆發信號編碼。所以，星系際介質中的氣體賦予了爆發的編碼信息的大部分。科學家們探索的下一步，便是觀察其他的一次性爆發，是否像起源於大質量星系的FRB 180924一樣，又或者它們更像第一個中繼器。總而言之，研究人員們將在幾乎看不見的宇宙網上，打開一扇新的窗口。

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