快速射電暴和宿主星系藝術(shù)想象圖。中國天眼（左）和美國凱克望遠(yuǎn)鏡（右）承擔(dān)本次研究觀測。 喻京川、傅海 繪圖

中新網(wǎng)北京9月21日電 (記者 孫自法)作為宇宙中偶發(fā)的射電爆發(fā)事件，快速射電暴(fast radio burst，F(xiàn)RB)自2007年首次被發(fā)現(xiàn)至今已經(jīng)觀測到數(shù)百個，但其起源、能源機制仍然成謎，吸引全球天文學(xué)家持續(xù)觀測研究，更因其可能為外星人向地球發(fā)送信號的猜測廣為流傳而備受大眾關(guān)注。

FRB 20201124A 中探測到的線/圓偏振度和偏振位置角的振蕩現(xiàn)象。 中科院國家天文臺 供圖

獲得迄今最大快速射電暴偏振觀測樣本

利用中國科學(xué)院國家天文臺運行的被譽為中國天眼的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)，F(xiàn)AST快速射電暴優(yōu)先和重大項目科學(xué)研究團(tuán)隊通過對編號為FRB 20201124A的快速射電暴開展深度觀測，獲得迄今最大的快速射電暴偏振觀測樣本，首次探測到距離快速射電暴中心僅1個天文單位(即太陽到地球的距離)的周邊環(huán)境的磁場變化，取得多個國際首次的重要發(fā)現(xiàn)，從而為確定快速射電暴中心引擎機制邁出關(guān)鍵一步。

這次研究中，F(xiàn)AST快速射電暴優(yōu)先和重大項目科研團(tuán)隊利用中國天眼對位于銀河系外的FRB 20201124A進(jìn)行長期監(jiān)測，在54天內(nèi)共計82小時觀測中測到來自該快速射電暴的1863個爆發(fā)脈沖信號，成為迄今最大的快速射電暴偏振觀測樣本，它的高事件率也使其成為最活躍的幾個重復(fù)暴之一。

由中國科學(xué)家通過中國天眼合作完成的這項重要天文研究成果論文，北京時間9月21日夜間在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》上線發(fā)表。

法拉第旋轉(zhuǎn)量的短時標(biāo)演化。陰影區(qū)有FAST觀測，但是沒有探測到FRB爆發(fā)，說明FRB是突然熄滅的。 中科院國家天文臺 供圖

取得若干重要發(fā)現(xiàn)均屬國際首次

FAST快速射電暴優(yōu)先和重大項目科研團(tuán)隊介紹說，基于中國天眼觀測到的迄今最大快速射電暴偏振觀測樣本，該團(tuán)隊取得若干重要發(fā)現(xiàn)，均屬于國際首次。

一是“拍攝”到快速射電暴法拉第旋轉(zhuǎn)量(可幫助測量環(huán)境中的磁場強度)動態(tài)演化的“電影”，首次發(fā)現(xiàn)法拉第旋轉(zhuǎn)量的奇異演化行為，即在前36天里法拉第旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)無規(guī)律的短時標(biāo)演化，而在隨后的18天里幾乎不變；二是首次發(fā)現(xiàn)快速射電暴的猝滅現(xiàn)象，即FRB 20201124A從保持高事件率態(tài)到在74小時內(nèi)突然熄滅；三是在FRB 20201124A中首次探測到與之前所有快速射電暴都顯著不同的高圓偏振度脈沖，其最高值達(dá)到75%；四是首次發(fā)現(xiàn)頻率依賴的偏振振蕩現(xiàn)象。

科研團(tuán)隊表示，這些現(xiàn)象都說明，在FRB 20201124A這個快速射電暴周圍1個天文單位的環(huán)境是非常復(fù)雜并且在動態(tài)演化著。通過偏振振蕩現(xiàn)象，他們對該快速射電暴周圍1個天文單位的環(huán)境的磁場給出直接限制，達(dá)到高斯量級以上。

科研團(tuán)隊通過Keck望遠(yuǎn)鏡對FRB20201124A的宿主星系進(jìn)行的光譜和高分辨率成像觀測。 中科院國家天文臺 供圖

期待早日揭示快速射電暴物理起源

FAST快速射電暴優(yōu)先和重大項目科研團(tuán)隊還通過國際合作，使用美國10米凱克光學(xué)望遠(yuǎn)鏡(Keck)對FRB 20201124A的宿主星系進(jìn)行深度觀測，發(fā)現(xiàn)其宿主星系是約銀河系尺度大小、富金屬的棒旋星系，并且發(fā)現(xiàn)它所在區(qū)域恒星密度較低，處于旋臂之間，距離星系中心中等距離，表明該快速射電暴并非起源于大質(zhì)量恒星極端爆炸導(dǎo)致的超亮超新星或伽馬射線暴后形成的年輕磁星。

目前，該團(tuán)隊近百位科研人員正緊密合作，期待找到?jīng)Q定快速射電暴核心物理過程和能源機制的直接觀測證據(jù)，引導(dǎo)國際多波段聯(lián)合觀測，早日揭示快速射電暴的物理起源。

據(jù)了解，快速射電暴在幾毫秒時間內(nèi)所釋放的射電波段的能量，相當(dāng)于全世界當(dāng)前總發(fā)電量累計幾百億年的總和。早先探測到的快速射電暴主要來自銀河系外，2020年探測到來自銀河系磁星(一類磁場極強的中子星)的快速射電暴，表明有一些快速射電暴可以起源于磁星，但是那些宇宙學(xué)起源的快速射電暴，尤其是那些能夠重復(fù)爆發(fā)的快速射電暴的起源依然未知。此外，快速射電暴雖然有大量射電波段的觀測資料，但長期以來仍缺乏對其核心區(qū)物理參數(shù)的直接觀測資料。

另據(jù)國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》同步發(fā)表的相關(guān)論文，南京大學(xué)研究團(tuán)隊提出一個物理模型來解釋觀察到的FRB 20201124A特征稱，該快速射電暴重復(fù)信號來自一個雙星系統(tǒng)，有一顆磁星和一個有星盤的Be星(比太陽更熱、更大、旋轉(zhuǎn)更快的恒星)。他們認(rèn)為，未來研究或可探測Be-X射線雙星，以尋找快速射電暴的信號。(完)