追蹤神秘快速電波暴（FRB）的天文學家偶然發現了一個意想不到的宇宙難題。他們在一個古老、死亡星系的外圍探測到了一個電波暴–它遠離任何被認為會產生這種現象的年輕恆星。這項令人費解的發現挑戰了當前的FRB理論，並對其真正的起源提出了新的疑問。在強大的新型射電望遠鏡系統的幫助下，科學家現在比以往任何時候都更接近解開這個宇宙之謎。

使用CHIME 的科學家本以為會在新探測到的FRB 背後發現一顆年輕、充滿能量的恆星。然而，它來自一個安靜的古老星系，那裡的恆星形成在數十億年前就已經結束了。這挑戰了他們對FRB 的一切認知。資料來源：CHIME，編輯

天文學家卡爾文-梁（Calvin Leung）急於分析去年夏天新發射的電波望遠鏡的數據。他的目標是精確定位來自小熊座北部的反覆爆發的強烈無線電波（稱為快速電波暴（FRB））的來源。

身為加州大學柏克萊分校的米勒博士後研究員，梁希望能揭開這些神秘訊號的起源。他也希望利用這些訊號作為繪製宇宙大尺度結構圖的工具，從而深入了解宇宙的形成和演化。為了實現這一目標，他開發了許多軟體，使他的團隊能夠將來自多個望遠鏡的數據結合起來，以驚人的精度精確定位FRB的位置–精確到相當於一根頭髮絲的寬度。

橢圓形輪廓表示的快速電波暴的位置位於一個大質量橢圓星系的外圍，即右邊的黃色橢圓。資料來源：雙子座天文台

一開始令人興奮的發現很快就變得令人費解。當樑的合作者在加拿大氫強度繪圖實驗（CHIME）中使用光學望遠鏡檢查這個來源時，他們發現了一些意想不到的東西。 FRB源自於一個古老的、不活躍的橢圓星系的遙遠外圍–這個星系應該不再包含被認為會產生這些強大爆發的恆星類型。

我們並沒有發現預期中的”磁星”–一顆年輕的大質量恆星核心坍縮後留下的高磁化、旋轉的中子星–“現在的問題是： 現在的問題是：如何解釋在這個古老、死亡的星系中存在磁星？

理論家認為，產生這些毫秒無線電波暴的年輕恆星殘餘物應該早就消失在這個距離地球20億光年、質量是太陽1000多億倍、有著113億年曆史的星系中了。

「這不僅是第一個在死亡星系之外發現的FRB，而且與所有其他FRB相比，它也是距離其相關星系最遠的一個。” 加拿大蒙特利爾麥吉爾大學（McGill University）的博士生維什萬吉-沙赫（Vishwangi Shah）說：”FRB的位置令人吃驚，它提出了這樣的問題：在沒有新恆星形成的區域，怎麼會出現如此高能量的事件？”

沙赫是1月21日發表在Astrophysical Journal Letters上的FRB研究報告的通訊作者，同時發表的還有伊利諾伊州埃文斯頓的Northwestern University同事的第二篇論文。兩篇論文的共同作者之一梁是位於不列顛哥倫比亞省彭蒂克頓附近的原始CHIME射電陣列的三個配套望遠鏡（即所謂的支路）的主要開發者。梁在麻省理工學院（MIT）攻讀博士期間，他曾在麥吉爾大學指導過沙阿，隨後在獲得米勒獎學金之前，他還在加州大學柏克萊分校擔任愛因斯坦博士後。

如圖所示，CHIME 由四個大型天線組成，每個天線的大小和形狀與單板滑雪半管差不多，設計上沒有任何活動部件。 CHIME不是旋轉著聚焦天空的不同部分，而是固定地註視著整個天空，尋找宇宙中的快速射電爆發源。資料來源：CHIME 合作組織

第三個支桿射電陣​​列將於本週在帽溪天文台（Hat Creek Observatory）上線，該天文台位於北加州，以前由加州大學柏克萊分校擁有和運營，現在由位於山景城的SETI研究所管理。這四個陣列加在一起將大大提高CHIME 精確定位FRB 的能力。

梁說：”如果與三個支臂陣列搭配使用，我們每天就能準確地將一個FRB定位到它所在的星系，這是很可觀的。這比使用兩個支臂陣列的CHIME好20倍。 “

有了這種新的精確度，光學望遠鏡就可以透過樞軸來識別產生爆發的星團類型–球狀星團、螺旋星系–並有望識別出恆星源。在迄今為止探測到的約5000個恆星源中–其中95%以上是由CHIME探測到的，很少有恆星源被分離到一個特定的星系中，這阻礙了確認磁星或其他類型恆星是否是恆星源的工作。

正如新論文中所詳述的那樣，沙赫對來自重複FRB的許多爆發進行了平均處理，以提高CHIME陣列和位於不列顛哥倫比亞省的一個支路陣列提供的精確定位。在2024 年2 月發現它之後，天文學家在7 月31 日之前又記錄了21 次爆發。自論文提交後，麻省理工學院的希恩-安德魯（Shion Andrew）將西維吉尼亞州綠岸天文台的第二支箭的數據納入其中，以20倍的精度確認了沙赫公佈的位置。

沙赫說：「這個結果挑戰了將FRB起源與恆星形成星系中的現象聯繫在一起的現有理論。源頭可能在一個球狀星團中，這是一個由星系外的老死恆星組成的密集區域。如果得到證實，這將使FRB 20240209A成為第二個與球狀星團有關的FRB。

不過，她指出，另一個源自球狀星團的FRB與一個活的星係有關，而不是一個恆星形成在數十億年前就已經停止的老橢圓星系。

“西北大學愛因斯坦博士後獎學金得主、第二篇論文的第一作者Tarraneh Eftekhari 說：”很明顯，FRB 還有很多令人興奮的發現空間，它們的環境可能是解開它們秘密的關鍵。 “

“CHIME及其支臂望遠鏡將使我們的天體測量達到哈伯太空望遠鏡或詹姆斯-韋伯太空望遠鏡無法比擬的水平。 這將取決於他們如何深入研究以找到源頭，”梁補充道。 “這是一台了不起的電波望遠鏡。”

編譯自/ ScitechDaily