快速電波暴（FRB）是迄今為止最強大、最遙遠的電波暴，哈伯太空望遠鏡揭示了這種超大爆炸的奇特誕生地。天文學家發現快速電波暴並不是起源於一個星系，而是一群星系，它們正走向可能的合併之路。

2022 年夏天，天文學家偵測到了迄今為止觀測到的最強大的快速電波暴（FRB）。它來自一個可以追溯到宇宙大爆炸一半時間的地方，也是迄今為止發現的已知最遠的快速電波暴。

現在，西北大學領導的天文學家們已經確定了這個非凡天體的誕生地–它確實相當奇特。

研究人員利用美國國家航空暨太空總署哈伯太空望遠鏡拍攝的影像，追溯到FRB 的誕生地，發現它並非來自一個星系，而是由至少七個星系組成的星系群。這個星系群中的星系似乎正在相互影響–甚至可能正在走向潛在的合併。這樣的星系群非常罕見，可能是引發FRB的條件。這項意外發現可能會挑戰關於FRB如何產生以及產生原因的科學模型。

哈伯太空望遠鏡拍攝的異常強大的快速電波暴FRB 20220610A 的宿主星系影像。哈伯望遠鏡的靈敏度和清晰度揭示了一個由多個星系組成的緊湊星系群，這些星係可能正在發生合併。當宇宙只有50 億年歷史時，它們就已經存在了。FRB 20220610A 於2022 年6 月10 日首次被西澳大利亞的澳洲平方公里陣列探路者（ASKAP）電波望遠鏡偵測到。位於智利的歐洲南方天文台甚大望遠鏡證實，FRB 來自遙遠的地方。圖片來源：NASA、ESA、STScI、Alexa Gordon（西北大學）

“如果沒有哈伯望遠鏡的成像，這個FRB究竟是來自於一個單一的星系，還是來自於某種相互作用的星系仍然是一個謎，”領導這項研究的西北大學的亞歷克莎-戈登（Alexa Gordon）說。”正是這些類型的環境–這些怪異的環境–促使我們更好地理解FRB之謎”。

戈登在路易斯安那州新奧爾良舉行的美國天文學會第243 次會議上介紹了這項研究。1月9日，作為”高能量現象及其起源”會議的一部分，戈登發表了題為”用哈伯太空望遠鏡揭示最遙遠的快速射電暴的環境”的演講。

戈登是西北大學溫伯格文理學院的天文學研究生，她的導師是該研究的共同作者、物理學和天文學副教授方文輝。方文輝和戈登也是天文物理學跨學科探索與研究中心（CIERA）的成員。

從一團球體中誕生？

FRB在幾毫秒內爆發並消失，它是一種短暫而強大的射電爆炸，在一次快速爆發中產生的能量比太陽一整年釋放的能量還要多。而這次破紀錄的FRB（被稱為FRB 20220610A）比它的前輩們更極端。

它不僅比更近的FRB 高能四倍，而且還是迄今發現的最遙遠的FRB。當FRB 20220610A 出現時，宇宙的年齡只有50 億年（相較之下，現在宇宙的年齡是138 億年）。

哈伯太空望遠鏡拍攝的異常強大的快速電波暴FRB 20220610A 的宿主星系影像。哈伯望遠鏡的靈敏度和清晰度揭示了一個由多個星系組成的緊湊星系群，這些星係可能正在發生合併。當宇宙只有50 億年歷史時，它們就已經存在了。FRB 20220610A 於2022 年6 月10 日首次被西澳大利亞的澳洲平方公里陣列探路者（ASKAP）電波望遠鏡偵測到。位於智利的歐洲南方天文台甚大望遠鏡證實，FRB 來自遙遠的地方。資料來源：NASA、ESA、STScI、Alexa Gordon（西北大學）

在早期的觀測中，這個爆發似乎起源於一個無法辨認的無定形圓球附近，天文學家最初認為它要么是一個單一的不規則星系，要么是由三個遙遠星系組成的星系群。但是，新的轉折是，哈伯望遠鏡的銳利圖像現在表明，這個圓球可能至少有七個星系，它們彼此靠得非常近。事實上，這些星系之間的距離如此之近，以至於它們都能擠進我們的銀河系。

Fong說：「有一些跡象表明，這些星系群的成員正在『互動』。換句話說，它們可能在進行物質交換，也可能正在走向合併。這些星系群（稱為緊湊星系群）是宇宙中極其罕見的環境，也是我們所知的密度最高的星系尺度結構。”

戈登說：”這種相互作用可能會引發恆星形成的爆發。這可能表明，FRB 20220610A 的祖先與相當新的恆星群有關，這與我們從其他FRB 了解到的情況相吻合。”

研究報告的合著者、國家自然科學基金會研究生研究部天文學博士生、Fong實驗室天文學博士生、CIERA成員董雨欣（Vic）說：”儘管迄今為止發現了數百個FRB事件，但其中只有一小部分被精確定位到它們的宿主星系。在這一小部分中，只有少數來自稠密的星系環境，但從未在如此緊湊的星系群中出現過。因此，它的誕生地確實非常罕見」。

神秘的爆炸

儘管自2007 年首次發現FRB 以來，天文學家已經發現了多達1000 個FRB，但這些刺眼閃光背後的來源仍然難以確定。雖然天文學家尚未就FRB 背後的可能機制達成共識，但他們普遍認為FRB 必須涉及一個緊湊的天體，如黑洞或中子星。

透過揭示FRB 的真實本質，天文學家不僅可以了解這個神秘現象，還可以了解宇宙本身的真實本質。當來自FRB 的無線電波最終與我們的望遠鏡相遇時，它們已經從遙遠的早期宇宙中穿越了數十億年。在這段跨越宇宙的旅程中，它們與沿途的物質產生了互動。

“尤其是無線電波，它對從FRB位置到我們視線沿線的任何干擾物質都很敏感，”Fong說。”這意味著無線電波必須穿過FRB地點周圍的任何物質雲，穿過它的宿主星系，穿過宇宙，最後穿過銀河系。透過FRB 訊號本身的時間延遲，我們可以測量所有這些貢獻的總和。 “

為了繼續探索FRB 及其起源，天文學家需要偵測和研究更多的FRB。戈登說，隨著技術不斷提高靈敏度，更多的探測–甚至有可能捕捉到極其微弱的FRB–指日可待。

Dong說：”有了更多遙遠的FRB樣本，我們就可以開始研究FRB的演化及其宿主特性，將它們與更多附近的FRB聯繫起來，或許還能開始識別更多奇怪的種群。”

在不久的將來，FRB 實驗將提高其靈敏度，從而使在這些距離上探測到的FRB 數量以前所未有的速度增長。天文學家很快就會知道這個FRB 的環境有多特別。

編譯來源：ScitechDaily