直到 10 年前，射電天文學家還認為他們已經組裝了一張基本上完整的星空圖。在這個檢視中，用調諧到無線電波而不是可見光波的望遠鏡觀察，太陽系中最亮的射電源——太陽和木星——在銀河系的輝煌面前會顯得黯然失色。我們的星系因超新星殘骸的炙熱無線電輻射、被氣體包裹的恆星育嬰室以及脈衝星的節拍閃爍而閃耀，將主導頭頂的視野。除此之外，整個天空將被來自遙遠星系中心無線電噴射超大質量黑洞的穩定、星狀光點所點綴。
然而，事實證明，這些天文學家錯過了一些重要的東西。天空中還閃耀著一些完全出乎意料的東西：快速射電暴，或 FRB——無線電波閃光，其“亮度”高達 5 億個太陽，從看似隨機的位置爆發，並在幾毫秒內消失。由於大多數射電望遠鏡只能在短時間內掃描小片天空，因此這種現象幾十年來一直未被注意到。
即使現在，FRB 的研究已成為射電天文學中最活躍的子領域，但這種現象仍然無法解釋，觀測者報告說總共探測到的 FRB 不到 20 個。但是，將這些微薄的結果推斷到整個天球，表明無線電天空中每天應該閃爍著數百個 FRB。天文學家經常開玩笑說，關於這種現象的物理來源的理論比實際觀測到的 FRB 還要多。這些理論包括從爆炸的太陽到碰撞的中子星再到蒸發的黑洞——甚至可能是喋喋不休的外星人。
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調諧到星系間空間
然而，所有觀測到的 FRB 的共同點是，它們的頻率出現了一種奇怪的塗抹，這與深空中電子雲會如何改變穿越宇宙的無線電波的傳播的預期相符。塗抹越大，FRB 的波所穿過的等離子體（電離氣體）就越多。迄今為止，所有檢測到的 FRB 都顯示出比我們星系中所有星際等離子體都容易產生的塗抹更大。這暗示著它們的光線已經跨越數十億光年到達我們這裡，並且它們是宇宙中最明亮的現象之一。如果是這樣，天文學家就可以利用 FRB 來研究高能天體物理學的新領域，並繪製稀薄的、磁化的等離子體瀰漫星系間空間的未知領域。但是，更密集、更近的等離子體區域（例如，耀斑恆星外層或超新星周圍的碎片殼中的等離子體）也可能塗抹 FRB 的光線。這導致一些研究人員懷疑它們實際上是由我們銀河系或其他附近星系中更為平凡的天體物理過程產生的，因此作為探測宇宙大尺度結構的新工具，其前景要小得多。
在這巨大的宇宙謎團中，很多東西都懸而未決。解決它需要查明 FRB 的來源，以確定它是來自遙遠的星系、附近的恆星還是兩者之間。一個關鍵線索出現在 2016 年，當時波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡的天文學家報告說，一個重複的 FRB，被稱為 FRB 121102，在御夫座中零星地發出砰砰聲。這給了研究人員一個可以仔細檢查的目標，並表明至少有一些 FRB 是由不會導致源頭災難性破壞的過程引起的。
但是，重複的 FRB 的來源是附近還是非常遙遠仍然難以捉摸；初步調查只能將來源限制在從地球上看到的相對較大的天空區域，其直徑是滿月的十分之一，並且擠滿了恆星和背景星系。但是現在，在德克薩斯州格雷普韋恩舉行的美國天文學會會議上，一個由國際天文學家組成的團隊宣佈，他們已經查明瞭來源，調動了全球射電望遠鏡網路，將 FRB 追蹤到一個遙遠的神秘矮星系。他們的發現於 1 月 4 日發表在《自然》雜誌上，並在兩篇額外的論文中發表在《天體物理學雜誌快報》上。總的來說，這些研究幾乎證實了十年來關於大多數（可能所有）FRB 都是在巨大的宇宙距離上看到的極其明亮和高能事件的猜測。
突破性發現
由康奈爾大學高階研究助理 Shami Chatterjee 領導的團隊使用阿雷西博望遠鏡和新墨西哥州的甚大陣列來監測 FRB 121102 的多次爆發。接下來，他們與荷蘭聯合甚長基線干涉測量研究所的 Benito Marcote 領導的另一個團隊合作，使用歐洲甚長基線干涉測量射電望遠鏡網路將源頭精確定位到天空中的一個區域，其直徑僅為滿月的億分之一。在此過程中，他們還在強大的 FRB 事件的 100 光年範圍內檢測到微弱的持久無線電發射。最後，這兩個小組與由蒙特利爾麥吉爾大學的 Shriharsh Tendulkar 領導的第三個小組合作，使用夏威夷的光學雙子座北望遠鏡放大天空中的來源位置，發現了一小片光斑，看起來是一個超過 30 億光年之外的矮星系。
康奈爾大學的射電天文學家、其中兩項研究的合著者詹姆斯·科德斯說：“這是每個人都想要的突破。” 他說，“它打破了猜測的僵局”，並補充說，FRB 121102“充當了所有 FRB 的原型，直到我們不得不考慮其他情況。”
根據 Chatterjee、Cordes 及其合著者的說法，如果這個特定的銀河系外 FRB 確實代表了所有其他 FRB，那麼它就排除了所有假設 FRB 是我們銀河系內部或周圍過程產物的理論。它還將消除所有依賴於各種型別恆星的一次性災難性爆炸或合併的模型，並表明如果監測時間足夠長，所有 FRB 都會重複出現。該結果為未來的 FRB 研究制定了雄心勃勃且必要議程，因為 FRB 121102 的宇宙家園的發現提出了和它解答的同樣多的問題。為了瞭解 FRB 的真實性質，這個看似單一的重複器將需要更加仔細的檢查，並且需要重新檢查所有先前觀察到的 FRB 的重複跡象。最重要的是，需要建造新的高解析度、寬視場射電望遠鏡網路，以執行全天空 FRB 調查，以便在宇宙中發生時快速檢測和定位難以捉摸的噴發。如果發現更多重複並且定位到遙遠的矮星系，那麼可能會出現一個改變正規化的新宇宙學發現時代；如果不是，FRB 121102 的奇怪行為可能會成為天文史上另一個宇宙懸案。
一是最孤獨的數字
目前，賓夕法尼亞州立大學的天文學家德里克·福克斯（未參與該團隊的研究）對 FRB 121102 的重複能否與他的團隊去年年底報道的另一個 FRB 的重複相協調錶示懷疑。這個被稱為 FRB 131104 的事件似乎發射了一個長達數分鐘的伽馬射線爆炸，其能量是其毫秒級無線電脈衝的十億倍。“在我們小組中，我們傾向於認為 FRB 131104 的伽馬射線發射的能量要求更高，這表明它不可能是重複源，”福克斯說，因為其始祖將被該過程摧毀。“因此，至少需要兩個[FRB]種群，其中發光的伽馬射線發射僅來自一部分非重複的 FRB。”
Chatterjee 承認可能存在多種型別的 FRB——有些重複，有些不重複。“到目前為止，我們是從一個樣本進行推理，”他說。“但當然，更經濟的解釋是，到目前為止，我們對其他 FRB 只是運氣不好，它們都有能力重複。如果不是這樣，我們手上就有兩個（或更多）有趣的謎團，而不是一個！”
對於 FRB 121102 的神秘重複，只剩下少數幾種合理的解釋，但沒有一種沒有問題。科德斯說，這個 FRB 的一些斷斷續續的重複可能是虛幻的，是由漩渦狀的等離子體雲放大或掩蓋了來自某個未知來源的可能連續的（但仍然非常神秘的）無線電發射造成的。
假設重複是 FRB 源的固有特性，那麼來自年輕的、高度磁化的中子星（稱為“磁星”）的爆發可以解釋這種行為——從星系核心吞噬氣體和塵埃的超大質量黑洞噴射出的噴流也可以。一些混合理論甚至提出，FRB 可能是由這兩個奇異的天體物理物體之間的相互作用產生的，並且一個正在吞噬的黑洞或一個新生的中子星周圍的即時環境也可能產生持續的背景無線電發射，這似乎是 FRB 121102 的間歇性爆發的基礎。
矮星系，大問題
問題是，中子星和超大質量黑洞通常都位於大型星系中，而不是像這個新發現的矮星系這樣的小型星系中，據估計，該矮星系比我們自己的銀河系小 10 倍，輕 1000 倍。此外，預計超大質量黑洞會潛伏在星系的中心附近，但 FRB 121102 的爆發似乎起源於矮星系的邊緣。相反，矮星系往往比大型星系擁有更多的原始原始氣體，這促進了非常大質量的恆星的形成。當這些恆星死亡時，它們會產生持續時間長的伽馬射線暴和超亮的超新星——可以在整個宇宙中清晰看到的災難性爆炸。FRB 121102 在矮星系中的位置可能表明其重複爆發在某種程度上與這些其他高能和更具破壞性的事件有關。或者，相反，它可能暗示天文學家仍然在他們的分析中遺漏了一些基本的東西。
這些累積的不一致性使一些專家質疑 FRB 121102 的“矮星系”是否真的是一個星系，或者可能是科學界更陌生、更不熟悉的東西。加州理工學院的天文學家維克拉姆·拉維（未參與該團隊的工作）說，像 Chatterjee 及其同事檢測到的那樣穩定的緊湊射電源“在如此小的星系中是聞所未聞的”。“重點是，”拉維說。“[FRB 121102]的持久對應物已經被確定，它與我們以前瞭解的任何來源都不同。”
在為《自然》雜誌論文撰寫的評論中，荷蘭拉德堡大學的天文學家海諾·法爾克推測，該天體可能不是矮星系，而是“一個被瓦解的星系的核”、“一個孤立的黑洞”或“一顆偽裝成黑洞的爆炸恆星”。在這些不確定性中，法爾克寫道，目前，“查特吉及其同事，以及整個天體物理學界，都只能撓頭思考了。”