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宇宙谜题新篇:快速射电暴——解码来自数十亿光年外的神秘信号

时间:2026-06-15 08:39:27来源:快讯编辑:快讯

在浩瀚宇宙中,有一种神秘现象正吸引着全球天文学家的目光——快速射电暴(FRB)。这种持续仅数毫秒的强烈射电脉冲,如同宇宙深处的“闪电”,以超乎想象的方式挑战着人类对物理规律的认知。自2007年首次被发现以来,FRB已成为天文学领域最活跃的研究方向之一,其起源与物理机制至今仍是未解之谜。

2007年,天文学家邓肯·洛里默在分析澳大利亚帕克斯射电望远镜的存档数据时,意外捕捉到一个仅持续5毫秒的强烈射电信号。该信号来自小麦哲伦云方向,但通过分析其色散量(DM)——即信号在传播过程中因穿越自由电子介质而产生的频率延迟,科学家发现其数值远超银河系内可能值,表明信号源位于约30亿光年外的银河系外。这一发现最初被称为“洛里默暴”,但因缺乏后续观测支持,一度被质疑为仪器干扰或人为信号。

转折点出现在2013年。英国曼彻斯特大学的索恩顿团队利用帕克斯望远镜一次性发现4个FRB,彻底改变了学术界的认知。随着加拿大氢强度测绘实验(CHIME)望远镜于2018年投入使用,FRB的发现数量呈指数级增长。截至2025年,全球已记录超过1000个FRB事件,其中约50个为“重复暴”——即在相同位置多次观测到爆发,这一特性为研究其起源提供了关键线索。

FRB的物理特征充满矛盾与谜团。首先,其色散量极高,对应距离可达数亿至数十亿光年,意味着信号穿越了星系际介质中的大量自由电子。其次,尽管距离遥远,FRB在地球上仍能产生可探测的射电信号,其峰值辐射功率相当于太阳数天至数周的总能量在几毫秒内释放。更令人困惑的是,部分FRB展现出亚毫秒级的精细时变结构,暗示辐射区域尺寸不超过600公里(光在1毫秒内传播的距离),指向中子星或黑洞等致密天体。通过精确定位少数FRB的宿主星系,科学家发现它们分布于从年轻恒星形成星系到古老椭圆星系等各类星系中,表明FRB可能与多种天体物理过程相关。

关于FRB的起源,目前存在三大主流假说。磁星假说最受支持:这类拥有极强磁场(10¹⁴-10¹⁵高斯)的中子星,被认为可能通过磁层重联或磁星耀斑产生FRB。2020年,银河系内的磁星SGR 1935+2154爆发出的射电信号与FRB性质相似,尽管能量低一个数量级,但仍为该假说提供了直接证据。另一种假说认为,非重复FRB可能源于中子星合并或大质量恒星坍缩成黑洞等灾难性事件,这类过程可解释FRB的一次性特征与极高能量。哈佛大学天文学家阿维·勒布曾提出“外星文明信号”假说,认为FRB可能是外星文明推动光帆的射电束泄漏,但这一观点因缺乏实证支持而未获主流认可。

随着技术进步,FRB研究正步入黄金时代。澳大利亚平方公里阵列探路者(ASKAP)、中国500米口径球面射电望远镜(FAST)、美国甚大阵(VLA)等新一代射电望远镜的投入使用,大幅提升了FRB的定位精度与探测效率。科学家正试图解答关键问题:重复FRB与非重复FRB是否源于同一类天体?FRB能否作为探测星系际介质的“探针”?其色散量随红移的演化能否用于限制宇宙学参数(如哈勃常数)?这些问题的答案,或将重塑人类对宇宙极端物理条件的理解。

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