中国天眼首次捕捉快速射电暴关键证据,破解起源之谜迈出重要一步
中新网贵州平塘1月16日电,记者孙自法报道,被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜,其英文缩写为FAST,最近收获一项重要突破,在国际上首次捕捉到重复快速射电暴的法拉第旋转量发生剧烈跃变,随后回落,呈现出详细演化过程。
结果是“中国天眼”有这一独特发现,它为“快速射电暴起源于双星系统”这样的假说提供了观测证据,这个证据是直接且关键的,借此为天文学家破解快速射电暴起源之谜迈出了重要一步。

本项研究成果的艺术想象图。研究团队 供图
本项研究成果,是由中国科学院紫金山天文台牵头,联合中外多家科研机构所组成的研究团队,共同予以完成的,其相关成果论文,于北京时间1月16日凌晨,在线发表在了国际学术期刊《科学》上 。在同一天上午,该研究团队,还在位于贵州平塘这一处的“中国天眼”观测基地,举行了专题新闻发布会,目的是对最新发表的成果,进行解读 。
首次详细记录宇宙磁环境剧变
快速射电暴,是宇宙里极为神秘那类射电爆发现象当中的一个,它持续的时间仅仅是数毫秒,然而却可以在极短时间内释放出等同于太阳一整周辐射总量的巨型能量。自2007年被首次给发现之后,这类被称作“宇宙射电脉冲闪”的起源机制始终一直是天体物理学范畴的关键谜团。科学界一般普遍推测它跟中子星等致密天体存在关联,而部分会重复爆发的快速射电暴所展现呈现出的爆发周期性特点特征,更是进一步暗示其起源天体极有可能是处于双星系统之中,不过长期以来一直都缺少直接观测证据去支撑证实这一猜想推测。
为了破解这一谜题,研究团队借助“中国天眼”超高灵敏度优点,针对重复快速射电暴FRB 20220529展开了持续长达两年多的监测行为。法拉第旋转量作为映照射电信号传播路径上磁化等离子体密度跟磁场强度的重要参数,它就好像一个精确的“宇宙磁环境探针”,能够协助科学家捕获天体周边的环境态势变化。

紫金山天文台,属于中国科学院,吴雪峰是该天文台研究员,他代表研究团队,介绍了最新发表的成果。此场景由中新网记者孙自法拍摄。
参与为期一年半的常规监测情形里,FRB 20220529的法拉第旋转数值自始至终处于-300至+300弧度每平方米这个范畴之内,且呈现出小幅波动态势,其对应中位数仅仅才17弧度每平方米。然而到了2023年12月之时,研究团队观察到了一种具有突破性的现象:这个暴源的法拉第旋转数值忽然之间急剧地飙升到了1977±84弧度每平方米,该数值达到了在此之前变化水平的大约20倍之多,紧接着又在仅仅两周如此短暂的时间内单调下降,也就是朝着单一方向下降,进而一步步恢复到正常的波动范围之中。
有这样一种磁环境变化,它是剧烈的,又是快速的,并且还是可逆的,在快速射电暴研究的历史上,尚属于首次,首次被详细记录了下来。
“双星起源”获强有力观测支撑
研究团队经详细分析后指出,此次法拉第旋转量剧变现象,其核心物理机制是,一团致密磁化等离子体云,这团云来自快速射电暴起源天体附近,在数周内,恰好穿过了地球与暴源之间的观测视线。
这一过程,和太阳系内,太阳活动引发的“日冕物质抛射”,极为相似,“日冕物质抛射”指的是,恒星通过剧烈活动抛射出携带磁场的等离子体云,当这些物质穿过观测视线时,便会引发法拉第旋转量的显著变化。
又进一步地展开模型的比对,进行了一番物理分析,结果表明,要是FRB 20220529起源自一颗孤立着的中子星,那么现有的理论是没办法去解释这般大幅又非常快速的磁环境突变情况的。
而要是它处于双星系统里头,源于伴星的剧烈活动(示例为强星冕物质抛射),或者双星轨道的特殊几何结构,是能够自然而且合理地致使观测到的法拉第旋转量“跃变 - 回落”事件出现的 。
所以,此项发现,给快速射电暴的“双星起源”模型,供给了极为有力的观测支撑 。

图为快速射电暴FRB 20220529的法拉第旋转量随时间变化的演化图,由研究团队提供 。
研究团队宣称,FRB 20220529是那种信号暗弱的暴源,它的大多爆发,其他望远镜没法有效探测。这次突破得以达成,一方面是因为“中国天眼”具备能捕捉极微弱射电信号的无与伦比的灵敏度,一方面是由于研究团队创新了数据处理方法,达成了从海量观测数据里精准提取关键偏振信息这一结果。
观测到法拉第旋转量剧变事件,在此事件发生之前与之后,研究团队和中国科学院国家天文台FAST运行和发展中心高效协同,及时调整观测策略,确保整个演化过程的数据完整性,充分展现出中国大科学装置的技术优势,以及科研团队的协作能力。
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