中新網(wǎng)貴州平塘1月16日電 (記者 孫自法)被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(英文縮寫(xiě)FAST)最近收獲一項(xiàng)重要突破——在國(guó)際上首次捕捉到重復(fù)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(xì)演化過(guò)程。

　　“中國(guó)天眼”這一獨(dú)特發(fā)現(xiàn)結(jié)果，為“快速射電暴起源于雙星系統(tǒng)”的假說(shuō)提供了直接且關(guān)鍵的觀測(cè)證據(jù)，從而為天文學(xué)家破解快速射電暴起源之謎邁出了重要一步。

　　本項(xiàng)研究成果由中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)牽頭聯(lián)合中外多家科研機(jī)構(gòu)組成的研究團(tuán)隊(duì)共同完成，相關(guān)成果論文北京時(shí)間1月16日凌晨在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。當(dāng)天上午，研究團(tuán)隊(duì)還在位于貴州平塘的“中國(guó)天眼”觀測(cè)基地舉行專題新聞發(fā)布會(huì)，對(duì)最新發(fā)表成果進(jìn)行解讀。

　　首次詳細(xì)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(shí)間僅為數(shù)毫秒，卻能在瞬間釋放相當(dāng)于太陽(yáng)一整周輻射總和的巨大能量。自2007年被首次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，這類“宇宙射電脈沖閃”的起源機(jī)制一直是天體物理學(xué)領(lǐng)域的重要謎團(tuán)?？茖W(xué)界普遍推測(cè)其與中子星等致密天體有關(guān)，而部分重復(fù)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(zhǎng)期缺乏直接觀測(cè)證據(jù)支撐這一猜想。

　　為破解這一謎題，研究團(tuán)隊(duì)利用“中國(guó)天眼”的超高靈敏度優(yōu)勢(shì)，對(duì)重復(fù)快速射電暴FRB 20220529開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)兩年多的持續(xù)監(jiān)測(cè)。法拉第旋轉(zhuǎn)量作為反映射電信號(hào)傳播路徑上磁化等離子體密度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)鍵參數(shù)，其如同一個(gè)精準(zhǔn)的“宇宙磁環(huán)境探針”，能幫助科學(xué)家捕捉天體周?chē)沫h(huán)境變化。

　　在為期一年半的常規(guī)監(jiān)測(cè)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(dòng)，中位數(shù)僅為17弧度/平方米。但在2023年12月，研究團(tuán)隊(duì)觀測(cè)到一個(gè)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(dá)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(fù)至正常波動(dòng)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(xì)記錄。

　　“雙星起源”獲強(qiáng)有力觀測(cè)支撐

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)詳細(xì)分析指出，此次法拉第旋轉(zhuǎn)量劇變現(xiàn)象的核心物理機(jī)制，是一團(tuán)來(lái)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(guò)了地球與暴源之間的觀測(cè)視線。

　　這一過(guò)程與太陽(yáng)系內(nèi)太陽(yáng)活動(dòng)引發(fā)的“日冕物質(zhì)拋射”，即恒星通過(guò)劇烈活動(dòng)拋射出攜帶磁場(chǎng)的等離子體云，兩者極為相似，當(dāng)這些物質(zhì)穿過(guò)觀測(cè)視線時(shí)，便會(huì)引發(fā)法拉第旋轉(zhuǎn)量的顯著變化。

　　進(jìn)一步的模型比對(duì)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(wú)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(lái)自伴星的劇烈活動(dòng)(如強(qiáng)星冕物質(zhì)拋射)或雙星軌道的特殊幾何結(jié)構(gòu)，能自然且合理地產(chǎn)生觀測(cè)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(qiáng)有力的觀測(cè)支撐。

　　研究團(tuán)隊(duì)表示，F(xiàn)RB 20220529屬于信號(hào)暗弱的暴源，其多數(shù)爆發(fā)難以被其他望遠(yuǎn)鏡有效探測(cè)。此次突破的取得，既得益于“中國(guó)天眼”能捕捉到極微弱射電信號(hào)這一無(wú)與倫比的靈敏度，也離不開(kāi)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新的數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)了從海量觀測(cè)數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)提取出關(guān)鍵偏振信息。

　　在這次觀測(cè)到的法拉第旋轉(zhuǎn)量劇變事件發(fā)生前后，研究團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)FAST運(yùn)行和發(fā)展中心高效協(xié)同，及時(shí)調(diào)整觀測(cè)策略，確保整個(gè)演化過(guò)程的數(shù)據(jù)完整性，充分展現(xiàn)出中國(guó)大科學(xué)裝置的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與科研團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力。(完)