臺北市立天文科學教育館

快速電波爆（FRB）是一種短暫且明亮的強烈電波脈衝，持續時間只有幾分之一毫秒到數毫秒不等，由一些尚未發現的神秘高能天體物理過程所引起，估計平均快速電波爆在一毫秒（千分之一秒）內所釋放的能量相當於太陽在3天內所釋放的總能量。在大多時候，它們只會爆發一次，這使得它們無法預測，也很難追踪。
 

天文學家在2019年發現了一個名為FRB 190520的快速電波爆，其訊號在2019年5月到達地球，由500米口徑球面無線電望遠鏡（FAST）探測到，並在當年11月的資料中被發現，而後續的觀察發現它會發出頻繁、重複的無線電波爆發。2020年使用甚大天線陣列（VLA）和其他望遠鏡來研究此物體，發現這些訊號來自一個距離我們約30億光年非常古老的矮星系外圍，還發現在爆發間持續輻射較微弱的電波。研究人員表示以上這些特徵看起來很像同樣由VLA於2016年所確定位置名為FRB 121102的天體，這是有史以來第一次追踪到源頭的快速電波爆，同樣也與持續的無線電發射源有關。
 

FRB 190520和FRB 121102以及其他所有快速電波爆的差異，強化了先前提出的可能性，即可能存在至少有兩種不同產生快速電波爆的機制。天文學家認為不同的爆發可能是由不同的物體發出，或者是由同一物體在其演化的不同階段所發出的。快速電波爆來源的主要候選者是大質量恆星爆炸為超新星後留下的超緻密中子星，或具有超強磁場的中子星，稱為磁星。正常的中子星和磁星可能以不同的方式發射快速電波爆。而進一步的分析表示，快速電波爆的色散效應可能不像天文學家所想的那樣可以用來測量宇宙的距離。
 

不同頻率電波穿過我們和光源之間稀薄氣體會有不同現象，稱為色散測量，先前認為此可以做為距離測量。由FRB 190520B的色散測量計算，顯示它的距離為80到95億光年遠，但由宇宙膨脹造成的星系光都卜勒位移，對距離的獨立測量卻顯示其距地球約30億光年。這表示在快速電波爆附近有很多物質，這些物質會混淆色散測量距離的結果，因此可能無法指望使用快速電波爆作為宇宙尺度。
 

天文學家推測FRB 190520可能是一個「新生兒」，仍被超新星爆炸所噴出的物質所包圍著，隨著該物質最終消散，爆發訊號的色散也會跟著下降，而重複爆發也可能是年輕FRB的一個特徵，並且隨著年齡的增長而減少。雖然快速電波爆每個月都會有新的發現，但大問題仍然存在，而此天體提供了一些線索，可能是解開部分謎團的關鍵之一。該研究成果發表於《Nature》期刊上。（編譯／趙瑞青）