MeerKAT射电望远镜渲染图. Morganoshell/wikipedia

作者黄湘红段跃初

在浩瀚宇宙的深处，一场持续仅几毫秒的“闪电”悄然爆发，它穿越110亿光年的时空，于2024年3月4日被地球的“耳朵”捕捉。这道来自宇宙早期的射电信号，名为FRB 20240304B，不仅刷新了人类探测到的快速射电暴最远距离纪录，更像一把钥匙，为我们打开了窥探宇宙童年的新窗口。

宇宙深处的神秘“脉搏”

快速射电暴（FRB）是宇宙中最神秘的现象之一。它们是来自银河系外的短暂射电爆发，持续时间仅有毫秒量级——眨一下眼的功夫，就能发生数百次这样的爆发。自2007年首次被发现以来，这些转瞬即逝的信号就成了天文学家眼中的“宇宙谜题”：它们从何而来？携带了哪些宇宙的秘密？

想象一下，当你在安静的房间里听到一声短暂的异响，你会本能地想知道声音来自哪里、由什么发出。对天文学家而言，快速射电暴就是宇宙中的这种“异响”，只不过它的“音量”穿越了百亿光年依然清晰。更神奇的是，这些信号在穿越宇宙的漫长旅途中，会与星系间的气体、磁场“擦肩而过”，就像信件在传递中留下了沿途的邮戳。通过解读这些“邮戳”，科学家能推测出宇宙中磁场的分布、气体的密度，甚至回溯宇宙的演化历程。

跨越110亿年的“邂逅”

2024年3月4日，南非的MeerKAT射电望远镜阵列率先捕捉到了FRB 20240304B的信号。这座由64面碟形天线组成的“宇宙监听站”，擅长捕捉遥远天体的微弱射电辐射。但发现信号只是第一步，要揭开它的身世，还需要找到它的“故乡”——宿主星系。

研究团队先是调动了多台地面望远镜，并翻阅了大量观测档案，试图定位FRB 20240304B的来源，却一次次无功而返。直到他们将目光投向太空：詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）出马了。这台以红外探测能力著称的“太空巨眼”，成功锁定了这一快速射电暴的宿主星系，并精确测量出它的红移值——2.148。

红移是天文学家测量天体距离的“标尺”：天体离我们越远，其发出的光波长被宇宙膨胀拉伸得越长，红移值就越大。FRB 20240304B的红移值意味着，它诞生于宇宙大爆炸后仅30亿年，距离地球约110亿光年。这是什么概念？目前宇宙的年龄约138亿年，这道信号出发时，宇宙还只是个“30亿岁的孩子”，而它在宇宙中“奔跑”的时间，比地球的年龄（约46亿年）还要长两倍多。

此前，人类探测到的快速射电暴最远只能追溯到宇宙年龄的一半左右（约70亿年前），而FRB 20240304B的发现，直接将这一纪录往前推了40亿年，让我们得以窥探宇宙更早期的样貌。

破解起源之谜：磁星是“幕后推手”？

快速射电暴的起源一直是学界争论的焦点。有人认为它们与中子星碰撞有关，也有人猜测是黑洞吞噬物质时的“喷嚏”。而FRB 20240304B的发现，为“磁星起源论”增添了重要砝码。

磁星是一种特殊的中子星，拥有宇宙中最强的磁场——比地球磁场强万亿倍以上。年轻的磁星旋转速度极快，磁场剧烈变化时会释放出巨大的能量，可能以射电暴的形式爆发。研究团队发现，FRB 20240304B的宿主星系中，恒星形成活动非常剧烈，这意味着那里会不断诞生大质量恒星，而大质量恒星死亡后更可能形成磁星。结合其爆发特征，科学家推测，这一快速射电暴很可能来自一颗年轻的磁星。

“这就像在考古中找到了一件带有清晰铭文的文物，”参与研究的天文学家感叹道，“它不仅告诉我们‘何时何地’，还暗示了‘是谁制造了它’。”如果磁星确实是快速射电暴的主要来源，那么未来我们可以通过观测更多类似信号，追踪宇宙中磁星的演化，甚至了解不同时期宇宙中磁场的分布规律。

这一发现的“实用价值”：不止于仰望星空

或许有人会问：捕捉到110亿光年外的信号，对我们的生活有什么意义？事实上，基础科学的突破往往像深埋地下的种子，起初看似无用，最终却可能长成参天大树。

从短期来看，FRB 20240304B的发现为研究宇宙早期的“重子物质分布”提供了新工具。重子物质是构成恒星、行星乃至生命的基础物质，但宇宙中约有一半的重子物质“失踪”了——它们以稀薄气体的形式弥漫在星系之间，难以被直接观测。而快速射电暴穿越这些气体时，信号会被部分吸收，通过分析吸收模式，科学家能“绘制”出这些隐形气体的分布图，解开“重子失踪之谜”。

从长远来看，快速射电暴可能成为未来宇宙学研究的“标准烛光”。就像天文学家通过超新星爆发测量宇宙膨胀速度一样，遥远的快速射电暴或许能帮助我们更精确地计算宇宙的膨胀率，甚至检验暗能量的性质——暗能量是推动宇宙加速膨胀的神秘力量，但其本质至今成谜。

此外，对极端天体（如磁星）的研究，能推动人类对物质极限状态的理解。磁星的超强磁场会扭曲原子结构，创造出地球上无法模拟的物理环境，这些研究可能为材料科学、高能物理等领域带来新的启发。

一位天文爱好者的思考：宇宙的“邀请函”

当我第一次读到FRB 20240304B的新闻时，最先涌上心头的不是对数据的好奇，而是一种奇妙的联结感。这道110亿年前发出的信号，在宇宙中旅行了几乎与宇宙本身同龄的时间，最终被生活在一颗蓝色星球上的智慧生命接收到——这本身就是一首关于时间与邂逅的史诗。

它让我想起卡尔·萨根的名言：“我们都是星尘。”而快速射电暴，或许就是星尘写给我们的信。在这封信里，宇宙没有用复杂的公式，而是用一道短暂的闪光，诉说着它年轻时的故事：那时的星系如何形成？磁场如何编织出宇宙的“神经网络”？第一批重子物质如何在黑暗中播撒生命的种子？

更令人振奋的是，这一发现并非终点。随着MeerKAT、韦布望远镜等设备的持续观测，以及未来更大口径射电望远镜（如平方公里阵列SKA）的建成，我们或许能捕捉到更遥远、更微弱的快速射电暴。它们可能来自宇宙诞生后10亿年的“黑暗时代”，那时第一批恒星刚刚点燃，宇宙的黎明才刚刚到来。

在浩瀚的宇宙面前，人类确实渺小如尘埃，但正是这种对渺小的觉知，和对未知的好奇，让我们一次次伸出探索的手。FRB 20240304B的信号已经消散，但它带来的启示才刚刚开始：宇宙的故事，永远比我们想象的更精彩，而我们，正有幸成为它的读者。

参考文献

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

来源: 科普文讯