科学家发现宇宙在仅有30亿年历史时，向我们发送了一个神秘信号

一道只持续千分之一秒的无线电闪光，在宇宙中穿行了超过100亿年，最终被南非草原上的一架望远镜捕捉到。

天文学家近日宣布，这个编号为FRB 20240304B的快速射电暴，是迄今探测到的最遥远的快速射电暴。

它打破了此前的距离纪录，把人类观测快速射电暴的视野推向了更加久远的宇宙深处。

更令人意外的是它的“出生地”。追踪发现，它来自一个小巧、年轻、正在疯狂形成恒星的矮星系，质量远比预想的要小。

这项研究由澳大利亚悉尼大学射电天文学家马尼莎·卡勒布领衔，美国加州大学圣克鲁兹分校天体物理学家J·泽维尔·普罗查斯卡等参与，法国巴黎天文台等多国机构的科学家共同完成，成果发表在《科学》期刊上。

宇宙深处的神秘“电报”

快速射电暴是宇宙中最神秘的现象之一。它是一种来自遥远太空的强烈无线电脉冲，持续时间通常只有几毫秒，却能在瞬间释放出相当于太阳数天乃至更久的能量。

打个比方，它就像宇宙中突然亮起又瞬间熄灭的超级闪光灯，人们往往来不及看清它的来源。

如图插图所示，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）探测到了快速射电暴FRB 20240304B的宿主星系。（NASA/ESA/CSA/STScI/Themiya Nanayakkara (USYD)；图像处理：Joseph DePasquale (STScI)）

自2007年首次被发现以来，天文学家已经探测到大量此类信号，但只有约100个快速射电暴确认了宿主星系。

由于持续时间极短、出现位置随机，要精确定位它们的来源，一直是天文观测中的一大难题。

理论学家为解释它的起源提出了近百种模型，至今仍未形成定论。普罗查斯卡坦言，观测者能做的往往只是排除模型，而不是证实某一个模型。

FRB 20240304B于2024年3月被南非的米尔卡特射电望远镜发现。这台望远镜由64面天线组成，位于南非北开普省，是目前南半球最灵敏的射电望远镜之一。

米尔卡特望远镜也是未来国际大科学工程平方公里阵列的重要组成部分。

韦布望远镜找到了“家”

找到信号只是第一步，确定它来自哪个星系才是真正的难题。

星系发出的不同波长的光，例如氧和氢的光，使天文学家能够确定其红移，从而追溯星系的起源，直至宇宙正午。（NASA/ESA/CSA/Joseph Olmsted (STScI)；科学：Manisha Caleb (SIfA)）

研究团队先用两台高灵敏度的地面望远镜对准同一片天区，却一无所获。宿主星系太遥远、太暗弱，超出了它们的探测能力。

这就像在漆黑的夜里寻找一支远方的蜡烛，普通的眼睛根本无能为力。

最终，詹姆斯·韦布空间望远镜凭借强大的红外观测能力，捕捉到了那个暗淡的宿主星系。

由于宇宙膨胀，遥远星系发出的光被拉长到红外波段，而这正是韦布望远镜的强项。

科学家利用星系光谱中氧和氢的谱线测得其红移约为2.148。这意味着信号发出时，宇宙只有大约30亿岁。

这个时期被称为“宇宙正午”，是宇宙历史上恒星形成最旺盛的阶段。这道信号穿越了宇宙约80%的历史，才最终抵达地球。

一个出人意料的迷你星系

宿主星系的样貌，让天文学家大感意外。

它是一个小型、年轻、恒星形成活跃的矮星系，质量比预期的快速射电暴宿主星系小了大约1000倍。

此前，天文学家普遍认为快速射电暴更常见于质量较大、演化较成熟的星系，这一发现无疑打破了常规认识。

更惊人的是，它90%的恒星质量形成于最近3000万年之内。在宇宙尺度上，这几乎是一个刚刚“出生”的星系。

如此年轻、贫金属的环境，为破解快速射电暴的起源提供了重要线索。

研究人员倾向于认为，这次爆发的源头是一颗磁星。磁星是一种磁场极强的中子星，其磁场强度可达地球磁场的千万亿倍。

磁星内部的磁场一旦剧烈重组，就可能释放出巨大的能量，被认为是产生快速射电暴的理想“引擎”。

如果爆发源自两颗中子星相撞，通常需要漫长的时间演化。而这个星系太年轻了，来不及孕育这样的碰撞，因此磁星的解释更加合理。

一束光，一部宇宙史

这道信号不仅告诉我们它从哪里来，还记录下了沿途的风景。

在漫长的旅途中，信号的低频部分被电离气体延迟，湍动的气体又把它“抹”成了持续数毫秒的信号。

信号中还留下了一个距离地球约35亿光年的星系群，以及约5400万光年外室女座星系团的“印记”。

这些印记就像一封信在邮寄途中盖上的邮戳，记录下它途经的每一站。

正因如此，快速射电暴被天文学家视为探测宇宙中“看不见的物质”的利器。它可以帮助测量星系之间稀薄气体的分布，找到宇宙中一部分长期“失踪”的普通物质。

这项发现表明，早在宇宙年轻时，快速射电暴就已经存在。研究团队预计，这将推动天文学家开展新的搜索，寻找更加遥远的爆发。

随着平方公里阵列射电望远镜等新一代设备陆续建成，以及中国天眼等大型射电望远镜持续发力，人类有望捕捉到更多来自宇宙深处的神秘信号。

每一道快速射电暴，都像宇宙寄来的一封加密电报。破译它们，不仅能揭开这些爆发本身的秘密，也能帮助我们重新认识宇宙的演化历程。

一个迷你星系，一颗年轻的磁星，一道跨越百亿年的闪光，这场宇宙接力，正在等待更多的发现者加入。