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100亿光年外闪了一下,只持续几毫秒A Distant Planet Emitted a Burst of Radio Waves. Why?

天文学家把一束十亿年前的毫秒级射电闪光追到了宿主星系,这是迄今定位到源头的最遥远的一次快速射电暴。

十亿多年前,某个遥远星系里冒出一道极亮的射电波,持续时间只有几毫秒。发表在《科学》上的新研究把它追回到了源头。

怎么知道它有多远

射电波的不同频率到达地球的时间略有先后,这叫「色散」——信号穿过宇宙中带电物质越多,这个错开就越明显。量出色散,就能反推它走了多远。这次信号色散很大,说明它来自极远处。

研究团队用南非的 MeerKAT 射电望远镜抓到它,又用地面的凯克望远镜去找宿主星系,什么也没看见——太暗了。换成詹姆斯·韦布空间望远镜,红外相机才拍出一个紧挨着闪光位置的小星系。

把星系的光拆成光谱,比较频率的偏移,就能算出它远离地球的速度,进而算出年龄:106 亿年。也就是说,我们看到的是宇宙只有现在年龄五分之一时的样子。

一个不该这么小的星系

这个宿主星系的质量只有太阳的一千万倍左右,比起银河系只是零头。它很年轻,还在大量造星,金属含量极低——和大多数快速射电暴所在的星系完全不是一个类型。

这跟其中一种解释对得上:至少一部分快速射电暴来自年轻、磁场极强的中子星,也就是磁星。不过快速射电暴五花八门,未必都出自同一类源头。

它其实是一支手电筒

真正珍贵的可能不是距离,而是路上留下的痕迹。信号一路穿过宇宙,沿途的磁场、环境变化和湍流都会在它身上盖个章。磁场会悄悄扭转射电波的偏振方向,量出这个扭转,就知道几十亿光年范围内的磁场有多复杂。

它还告诉我们带电物质在宇宙中怎么分布。这次定位证明,快速射电暴在宇宙大爆炸后约三十亿年就已经存在,那时正是恒星和星系形成最活跃的时期。这一束闪光,让人类能窥探大约八成宇宙历史里的物质分布。

下一步是多找一些。样本够大,这些短闪就能当宇宙的路标,标出物质怎么铺开、星系怎么长大。

为什么值得读

快速射电暴真正好用的地方不在它本身,而在于它是一根穿过宇宙的探针:每一次闪光都替人类把沿途的磁场和带电物质记了一笔,等于免费得到一条横跨几十亿光年的观测线。

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