MeerKAT射電望遠鏡渲染圖. Morganoshell/wikipedia

作者黃湘紅段躍初

在浩瀚宇宙的深處，一場持續僅幾毫秒的“閃電”悄然爆發，它穿越110億光年的時空，于2024年3月4日被地球的“耳朵”捕捉。這道來自宇宙早期的射電信號，名為FRB 20240304B，不僅刷新了人類探測到的快速射電暴最遠距離紀錄，更像一把鑰匙，為我們打開了窺探宇宙童年的新窗口。

宇宙深處的神秘“脈搏”

快速射電暴（FRB）是宇宙中最神秘的現象之一。它們是來自銀河系外的短暫射電爆發，持續時間僅有毫秒量級——眨一下眼的功夫，就能發生數百次這樣的爆發。自2007年首次被發現以來，這些轉瞬即逝的信號就成了天文學家眼中的“宇宙謎題”：它們從何而來？攜帶了哪些宇宙的秘密？

想象一下，當你在安靜的房間里聽到一聲短暫的異響，你會本能地想知道聲音來自哪里、由什么發出。對天文學家而言，快速射電暴就是宇宙中的這種“異響”，只不過它的“音量”穿越了百億光年依然清晰。更神奇的是，這些信號在穿越宇宙的漫長旅途中，會與星系間的氣體、磁場“擦肩而過”，就像信件在傳遞中留下了沿途的郵戳。通過解讀這些“郵戳”，科學家能推測出宇宙中磁場的分布、氣體的密度，甚至回溯宇宙的演化歷程。

跨越110億年的“邂逅”

2024年3月4日，南非的MeerKAT射電望遠鏡陣列率先捕捉到了FRB 20240304B的信號。這座由64面碟形天線組成的“宇宙監聽站”，擅長捕捉遙遠天體的微弱射電輻射。但發現信號只是第一步，要揭開它的身世，還需要找到它的“故鄉”——宿主星系。

研究團隊先是調動了多臺地面望遠鏡，并翻閱了大量觀測檔案，試圖定位FRB 20240304B的來源，卻一次次無功而返。直到他們將目光投向太空：詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）出馬了。這臺以紅外探測能力著稱的“太空巨眼”，成功鎖定了這一快速射電暴的宿主星系，并精確測量出它的紅移值——2.148。

紅移是天文學家測量天體距離的“標尺”：天體離我們越遠，其發出的光波長被宇宙膨脹拉伸得越長，紅移值就越大。FRB 20240304B的紅移值意味著，它誕生于宇宙大爆炸后僅30億年，距離地球約110億光年。這是什么概念？目前宇宙的年齡約138億年，這道信號出發時，宇宙還只是個“30億歲的孩子”，而它在宇宙中“奔跑”的時間，比地球的年齡（約46億年）還要長兩倍多。

此前，人類探測到的快速射電暴最遠只能追溯到宇宙年齡的一半左右（約70億年前），而FRB 20240304B的發現，直接將這一紀錄往前推了40億年，讓我們得以窺探宇宙更早期的樣貌。

破解起源之謎：磁星是“幕后推手”？

快速射電暴的起源一直是學界爭論的焦點。有人認為它們與中子星碰撞有關，也有人猜測是黑洞吞噬物質時的“噴嚏”。而FRB 20240304B的發現，為“磁星起源論”增添了重要砝碼。

磁星是一種特殊的中子星，擁有宇宙中最強的磁場——比地球磁場強萬億倍以上。年輕的磁星旋轉速度極快，磁場劇烈變化時會釋放出巨大的能量，可能以射電暴的形式爆發。研究團隊發現，FRB 20240304B的宿主星系中，恒星形成活動非常劇烈，這意味著那里會不斷誕生大質量恒星，而大質量恒星死亡后更可能形成磁星。結合其爆發特征，科學家推測，這一快速射電暴很可能來自一顆年輕的磁星。

“這就像在考古中找到了一件帶有清晰銘文的文物，”參與研究的天文學家感嘆道，“它不僅告訴我們‘何時何地’，還暗示了‘是誰制造了它’?！比绻判谴_實是快速射電暴的主要來源，那么未來我們可以通過觀測更多類似信號，追蹤宇宙中磁星的演化，甚至了解不同時期宇宙中磁場的分布規律。

這一發現的“實用價值”：不止于仰望星空

或許有人會問：捕捉到110億光年外的信號，對我們的生活有什么意義？事實上，基礎科學的突破往往像深埋地下的種子，起初看似無用，最終卻可能長成參天大樹。

從短期來看，FRB 20240304B的發現為研究宇宙早期的“重子物質分布”提供了新工具。重子物質是構成恒星、行星乃至生命的基礎物質，但宇宙中約有一半的重子物質“失蹤”了——它們以稀薄氣體的形式彌漫在星系之間，難以被直接觀測。而快速射電暴穿越這些氣體時，信號會被部分吸收，通過分析吸收模式，科學家能“繪制”出這些隱形氣體的分布圖，解開“重子失蹤之謎”。

從長遠來看，快速射電暴可能成為未來宇宙學研究的“標準燭光”。就像天文學家通過超新星爆發測量宇宙膨脹速度一樣，遙遠的快速射電暴或許能幫助我們更精確地計算宇宙的膨脹率，甚至檢驗暗能量的性質——暗能量是推動宇宙加速膨脹的神秘力量，但其本質至今成謎。

此外，對極端天體（如磁星）的研究，能推動人類對物質極限狀態的理解。磁星的超強磁場會扭曲原子結構，創造出地球上無法模擬的物理環境，這些研究可能為材料科學、高能物理等領域帶來新的啟發。

一位天文愛好者的思考：宇宙的“邀請函”

當我第一次讀到FRB 20240304B的新聞時，最先涌上心頭的不是對數據的好奇，而是一種奇妙的聯結感。這道110億年前發出的信號，在宇宙中旅行了幾乎與宇宙本身同齡的時間，最終被生活在一顆藍色星球上的智慧生命接收到——這本身就是一首關于時間與邂逅的史詩。

它讓我想起卡爾·薩根的名言：“我們都是星塵。”而快速射電暴，或許就是星塵寫給我們的信。在這封信里，宇宙沒有用復雜的公式，而是用一道短暫的閃光，訴說著它年輕時的故事：那時的星系如何形成？磁場如何編織出宇宙的“神經網絡”？第一批重子物質如何在黑暗中播撒生命的種子？

更令人振奮的是，這一發現并非終點。隨著MeerKAT、韋布望遠鏡等設備的持續觀測，以及未來更大口徑射電望遠鏡（如平方公里陣列SKA）的建成，我們或許能捕捉到更遙遠、更微弱的快速射電暴。它們可能來自宇宙誕生后10億年的“黑暗時代”，那時第一批恒星剛剛點燃，宇宙的黎明才剛剛到來。

在浩瀚的宇宙面前，人類確實渺小如塵埃，但正是這種對渺小的覺知，和對未知的好奇，讓我們一次次伸出探索的手。FRB 20240304B的信號已經消散，但它帶來的啟示才剛剛開始：宇宙的故事，永遠比我們想象的更精彩，而我們，正有幸成為它的讀者。

參考文獻

Astronomers Detect Most Distant Fast Radio Burst Ever. Universe Today.

來源: 科普文訊