一項由國際天文學家團隊領導的開創性研究,成功偵測到迄今為止最遙遠的快速無線電爆(FRB),命名為 FRB 20240304B。此一重大發現將我們對宇宙的觀測極限推向了更遠的過去,並為理解宇宙的早期演化提供了前所未有的機會。
FRB 20240304B 於 2024 年 3 月 4 日由位於南非的 MeerKAT 無線電望遠鏡陣列首次捕捉到。經過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)的精密觀測,天文學家們成功將此訊號的來源定位到一個低質量、活躍形成恆星的星系。該星系位於紅移值 2.148 的位置,這意味著我們觀測到的是大約在宇宙誕生後 30 億年的訊號,相當於宇宙歷史的早期階段,被稱為「宇宙正午」(cosmic noon)時期。這個時期是宇宙中恆星形成最為活躍的階段。
此發現的意義重大,它將可定位 FRB 的紅移紀錄翻倍,使天文學家能夠深入研究「宇宙正午」時期的星系。透過分析 FRB 20240304B 的訊號特性,例如其色散量(dispersion measure),天文學家得以推斷訊號在穿越廣闊的宇宙空間時,與星際物質的交互作用。這些數據為研究早期宇宙的物質分佈、磁場結構以及星系形成過程提供了寶貴的線索。
該 FRB 的宿主星系本身也提供了引人入勝的資訊。它是一個質量約為 1000 萬倍太陽質量、年恆星形成率約為 0.2 倍太陽質量的小型星系。這種活躍的恆星形成環境,以及其相對較低的金屬豐度,都指向一個年輕且充滿活力的宇宙環境,這與產生磁星(magnetars)——一種強磁化的中子星,也是 FRB 的主要候選來源——的理想條件相符。
由雪梨大學(University of Sydney)的科學家們參與的這項研究,突顯了現代天文觀測技術的進步。MeerKAT 望遠鏡的靈敏度以及 JWST 的強大紅外觀測能力,共同促成了這次突破性的發現。天文學家們指出,FRB 的訊號特性,例如其色散量,可以作為一種「宇宙秤」,用來衡量宇宙中物質的分佈。這次的發現也證實了 FRB 在研究宇宙早期結構和物質分佈方面的潛力。
此外,近期由詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)的觀測也揭示了早期宇宙中存在著比預期更多、更明亮的天體,其中一些甚至可能是早期星系的候選者。這些發現挑戰了我們對早期宇宙星系形成過程的現有理解,並表明宇宙在其嬰兒時期可能比我們先前認為的更加活躍。FRB 20240304B 的出現,為我們提供了一個獨特的機會,得以一窺宇宙在「宇宙正午」這個關鍵時期所展現的活躍面貌,並進一步探索這些神秘的無線電爆的起源與演化。