神秘、破纪录的无线电爆炸的奇怪、气泡状起源

天文学家追踪到最强大、最遥远的快速射电暴 (FRB) 源自一个罕见的相互作用星系团，挑战了当前关于 FRB 起源的模型，并暗示其与密集的星系环境有关。 （艺术家的概念图。）图片来源：SciTechDaily.com

哈勃太空望远镜揭示了创纪录爆炸的奇怪发源地。

• 快速射电暴（FRB）是迄今为止最强大、最远的
• 天文学家发现快速射电爆发并非起源于单个星系，而是起源于可能合并的一组星系。

2022 年夏天，天文学家探测到了迄今为​​止观测到的最强大的快速射电暴 (FRB)。 来自一个可以追溯到半年的网站 大爆炸它也是迄今为止观测到的最遥远的已知快速射电暴。

现在，在天文学家的带领下 西北大学 我们已经确定了这个非凡物体的诞生地，这确实很有趣。

使用来自的图像 美国宇航局的 哈勃太空望远镜，研究人员将 FRB 追溯到它的不存在 一 银河但至少有一群 七 星系。 星团中的星系似乎正在相互作用，甚至可能正在合并。 这样的星系团非常罕见，并且可能创造了触发快速射电爆发的条件。

这一意外发现可能会对快速射电暴产生方式和内容的科学模型提出挑战。

哈勃太空望远镜拍摄的星系图像，显示了一次异常快速且强大的射电爆发，FRB 20220610A。 哈勃望远镜的灵敏度和清晰度揭示了可能正在合并过程中的一个由多个星系组成的致密星团。 它们在宇宙只有 50 亿年的时候就已经存在了。 FRB 20220610A 于 2022 年 6 月 10 日由西澳大利亚的澳大利亚平方公里阵列探路者 (ASKAP) 射电望远镜首次发现。 位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜证实，快速射电暴来自遥远的地方。 图片来源：NASA、ESA、STScI、Alexa Gordon (NW)

领导这项研究的西北大学的亚历克萨·戈登（Alexa Gordon）说：“如果没有哈勃成像，这种快速射电爆发究竟是起源于单个同质星系，还是某种相互作用的系统，仍然是一个谜。” “正是这些环境——这些奇异的环境——推动我们更好地理解快速射电爆发的奥秘。”

戈登在路易斯安那州新奥尔良举行的美国天文学会第 243 届会议上介绍了这项研究。 1 月 9 日，“使用哈勃太空望远镜探测最远的快速射电爆发环境”，作为“高能现象及其起源”。

戈登是西北大学温伯格艺术与科学学院的天文学研究生，她的建议是该研究的合著者、物理学和天文学副教授方文飞。 冯和戈登也是天体物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的成员。

从泡沫中诞生？

快速射电爆发 (FRB) 在几毫秒内爆发并消失。它们是短暂而强大的射电爆发，一次快速爆发产生的能量比太阳一整年发出的能量还要多。 破纪录的快速射电暴（FRB）（称为 FRB 20220610A）比它的前辈更加极端。

它不仅比最近的快速射电暴活跃四倍，而且还是迄今为止发现的最遥远的快速射电暴。 当 FRB 20220610A 诞生时，宇宙只有 50 亿年的历史。 （作为比较，宇宙现在已有 138 亿年的历史。）

哈勃太空望远镜拍摄的星系图像，显示了一次异常快速且强大的射电爆发，FRB 20220610A。 哈勃望远镜的灵敏度和清晰度揭示了可能正在合并过程中的一个由多个星系组成的致密星团。 它们在宇宙只有 50 亿年的时候就已经存在了。 FRB 20220610A 于 2022 年 6 月 10 日由西澳大利亚的澳大利亚平方公里阵列探路者 (ASKAP) 射电望远镜首次发现。 位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜证实，快速射电暴来自遥远的地方。 图片来源：NASA、ESA、STScI、Alexa Gordon (NW)

在早期观测中，爆炸似乎起源于一个身份不明的无定形气泡附近，天文学家最初认为该气泡要么是单个不规则星系，要么是由三个遥远星系组成的群。 但是，在一项新的进展中，哈勃拍摄的清晰图像现在表明该斑点可能至少有七个彼此靠近的星系。 事实上，这些星系距离如此之近，以至于它们都可以容纳在我们自己的星系内 银河系。

“有一些证据表明小组成员正在互动，”方说。 “换句话说，它们可能是商业材料，也可能正在合并。这些星系团（称为致密星团）是宇宙中极其罕见的环境，也是我们所知的最密集的星系结构。”

“这种相互作用可能会引发恒星形成的爆发，”戈登说。 “这可能表明 FRB 20220610A 的祖先与相当新的恒星群有关，这与我们从其他 FRB 中了解到的情况相符。”

研究报告的合著者、美国国家科学基金会研究生研究员、天文学博士董跃新 (Vic) Dong 表示：“尽管迄今为止已检测到数百个 FRB 事件，但其中只有一小部分被映射到它们的宿主星系。” Fung 实验室的学生，CIERA 成员。 “在这一小部分中，只有少数来自稠密的银河系环境，但从未见过如此紧凑的群体。所以，它们的出生地确实很罕见。”

神秘爆炸

尽管自 2007 年首次探测到快速射电爆发以来，天文学家已探测到多达 1,000 个快速射电爆发，但这些令人眼花缭乱的闪光背后的来源仍然很大程度上不确定。 虽然天文学家尚未就快速射电暴背后的潜在机制达成共识，但他们普遍认为快速射电暴必须涉及致密天体，例如快速射电暴。 黑洞 或者 中子星。

通过揭示快速射电爆发的真实本质，天文学家不仅能够了解神秘现象，还能了解宇宙本身的真实本质。 当来自快速射电爆发的无线电波最终遇到我们的望远镜时，它们将从遥远的早期宇宙传播了数十亿年。 在穿越宇宙的旅程中，它们与沿途的材料相互作用。

“无线电波尤其对视线沿线的任何干扰物质（从 FRB 位置到我们）都很敏感，”冯说。 “这意味着波必须穿过快速射电爆发地点周围的任何物质云，穿过宿主星系，穿过宇宙，最后穿过银河系。通过 FRB 信号本身的时间延迟，我们可以衡量所有这些贡献的总和。”

为了进一步探索快速射电暴及其起源，天文学家需要发现和研究更多的快速射电暴。 戈登说，随着这项技术变得越来越敏感，更多的发现——甚至可能捕捉到令人难以置信的微弱快速射电爆发——即将到来。

董说：“有了更多遥远的快速射电暴样本，我们就可以通过将它们与附近的快速射电暴联系起来，开始研究快速射电暴的演化及其宿主特征，甚至可能开始识别更多的外来群体。”

戈登说：“在不久的将来，快速射电暴实验将提高其灵敏度，从而导致在这些距离检测到快速射电暴的比率达到前所未有的水平。” “天文学家很快就会了解到这种快速射电爆发的环境是多么独特。”

参考文献：“位于紧凑星系团中的快速射电爆发 Z 《~1》 作者：Alexa C. Gordon、Wen-fai Fong、Sunil Simha、Yuxin Dong、Charles D. Kilpatrick、Adam T. Deller、Stuart D. Ryder、Tarraneh Eftekhari、Marcin Glowacki、Lachlan Marnoch、August R. Muller ，安雅·E·纽金特，安东内拉·帕尔梅兹，J. 泽维尔·普罗查斯卡、马克·拉维尔斯基、瑞安·M. 香农和尼古拉斯·第乔斯，2023 年 11 月 17 日， 天体物理学 > 星系天体物理学。
arXiv：2311.10815

该研究得到了美国国家科学基金会（奖项编号 AST-1909358、AST-2047919 和 AST-2308182）、David and Lucile Packard 基金会、Alfred P. Sloan 基金会、科学促进研究基金会和 NASA 的支持（奖项编号 GO-17277）。 天文学家首先使用西澳大利亚的澳大利亚平方公里阵列探路者射电望远镜发现了FRB 20220610A，然后与欧洲南方天文台确认了其起源。 非常大的望远镜 在智利。