國際首次！“中國天眼”發(fā)現(xiàn)揭示快速射電暴雙星起源關鍵證據(jù)

　　中新網(wǎng)貴州平塘1月16日電 (記者 孫自法)被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(英文縮寫FAST)最近收獲一項重要突破——在國際上首次捕捉到重復快速射電暴的法拉第旋轉(zhuǎn)量發(fā)生劇烈躍變并隨后回落的詳細演化過程。

　　“中國天眼”這一獨特發(fā)現(xiàn)結果，為“快速射電暴起源于雙星系統(tǒng)”的假說提供了直接且關鍵的觀測證據(jù)，從而為天文學家破解快速射電暴起源之謎邁出了重要一步。

　　本項研究成果由中國科學院紫金山天文臺牽頭聯(lián)合中外多家科研機構組成的研究團隊共同完成，相關成果論文北京時間1月16日凌晨在線發(fā)表于國際學術期刊《科學》。當天上午，研究團隊還在位于貴州平塘的“中國天眼”觀測基地舉行專題新聞發(fā)布會，對最新發(fā)表成果進行解讀。

　　首次詳細記錄宇宙磁環(huán)境劇變

　　快速射電暴是宇宙中最神秘的射電爆發(fā)現(xiàn)象之一，其持續(xù)時間僅為數(shù)毫秒，卻能在瞬間釋放相當于太陽一整周輻射總和的巨大能量。自2007年被首次發(fā)現(xiàn)以來，這類“宇宙射電脈沖閃”的起源機制一直是天體物理學領域的重要謎團�？茖W界普遍推測其與中子星等致密天體有關，而部分重復爆發(fā)的快速射電暴所呈現(xiàn)的爆發(fā)周期性特征，更暗示其起源天體可能處于雙星系統(tǒng)中，但長期缺乏直接觀測證據(jù)支撐這一猜想。

　　為破解這一謎題，研究團隊利用“中國天眼”的超高靈敏度優(yōu)勢，對重復快速射電暴FRB 20220529開展了長達兩年多的持續(xù)監(jiān)測。法拉第旋轉(zhuǎn)量作為反映射電信號傳播路徑上磁化等離子體密度與磁場強度的關鍵參數(shù)，其如同一個精準的“宇宙磁環(huán)境探針”，能幫助科學家捕捉天體周圍的環(huán)境變化。

　　在為期一年半的常規(guī)監(jiān)測中，F(xiàn)RB 20220529的法拉第旋轉(zhuǎn)量始終在-300至+300弧度/平方米的范圍內(nèi)小幅波動，中位數(shù)僅為17弧度/平方米。但在2023年12月，研究團隊觀測到一個突破性現(xiàn)象：該暴源的法拉第旋轉(zhuǎn)量突然急劇飆升至1977±84弧度/平方米，達到此前變化水平的約20倍，隨后又在短短兩周內(nèi)單調(diào)(即單一方向)下降，逐步恢復至正常波動范圍。

　　這種劇烈、快速且可逆的磁環(huán)境變化，在快速射電暴研究史上尚屬首次被詳細記錄。

　　“雙星起源”獲強有力觀測支撐

　　研究團隊通過詳細分析指出，此次法拉第旋轉(zhuǎn)量劇變現(xiàn)象的核心物理機制，是一團來自快速射電暴起源天體附近的致密磁化等離子體云，在數(shù)周內(nèi)恰好穿過了地球與暴源之間的觀測視線。

　　這一過程與太陽系內(nèi)太陽活動引發(fā)的“日冕物質(zhì)拋射”，即恒星通過劇烈活動拋射出攜帶磁場的等離子體云，兩者極為相似，當這些物質(zhì)穿過觀測視線時，便會引發(fā)法拉第旋轉(zhuǎn)量的顯著變化。

　　進一步的模型比對與物理分析表明，若FRB 20220529起源于一顆孤立的中子星，現(xiàn)有理論無法解釋如此大幅且快速的磁環(huán)境突變。

　　而如果其處于雙星系統(tǒng)中，來自伴星的劇烈活動(如強星冕物質(zhì)拋射)或雙星軌道的特殊幾何結構，能自然且合理地產(chǎn)生觀測到的法拉第旋轉(zhuǎn)量“躍變-回落”事件。

　　因此，這一發(fā)現(xiàn)為快速射電暴的“雙星起源”模型提供了強有力的觀測支撐。

　　研究團隊表示，F(xiàn)RB 20220529屬于信號暗弱的暴源，其多數(shù)爆發(fā)難以被其他望遠鏡有效探測。此次突破的取得，既得益于“中國天眼”能捕捉到極微弱射電信號這一無與倫比的靈敏度，也離不開研究團隊創(chuàng)新的數(shù)據(jù)處理方法，實現(xiàn)了從海量觀測數(shù)據(jù)中精準提取出關鍵偏振信息。

　　在這次觀測到的法拉第旋轉(zhuǎn)量劇變事件發(fā)生前后，研究團隊與中國科學院國家天文臺FAST運行和發(fā)展中心高效協(xié)同，及時調(diào)整觀測策略，確保整個演化過程的數(shù)據(jù)完整性，充分展現(xiàn)出中國大科學裝置的技術優(yōu)勢與科研團隊的協(xié)作能力。(完)