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“中国天眼”探寻快速射电暴神秘起源

贵州日报 2023-10-24

5月12日,《科学》杂志发表快速射电暴领域最新科研成果。由之江实验室计算天文首席科学家、中国科学院国家天文台研究员李菂领衔的中外科研团队,利用美国绿岸望远镜和澳大利亚帕克斯望远镜对“中国天眼”2019年发现的世界首例持续活跃快速射电暴FRB 20190520B进行长达17个月的监测,发现重复快速射电暴周边存在磁场反转。



此次发现表明快速射电暴源可能处在双星系统中,其伴星可能是黑洞或者大质量恒星,为揭示快速射电暴的起源和环境迈出了重要一步。


中国天眼


这是“中国天眼”又一次亮相国际顶级期刊。自2016年9月25日正式启用以来,被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)在快速射电暴领域研究上取得系列重大突破,相关科研成果多次发表在《自然》《科学》等杂志上。


据了解,快速射电暴(FRB)是一种持续时间很短、爆发能量很大的天体现象。它的爆发强度可以达到太阳光度的数亿倍,是宇宙中最强烈的射电爆发之一,其物理起源未知。对快速射电暴的研究,开启了人类探索宇宙奥秘的新视角。


发现世界首个快速射电暴大样本集。在迄今发表的几百例快速射电暴中,大部分都只是昙花一现再也没能观测到其爆发。美国阿雷西博望远镜发现的FRB 20121102A是人们发现的首个重复爆发的快速射电暴。李菂带领团队利用FAST捕捉到FRB 20121102A的1652个爆发,超过此前本领域所有文献中提及的FRB爆发的总和,并在大样本中首次发现FRB能量双峰结构,论文于2021年发表在《自然》杂志并入选2021年度“中国科学十大进展”。


探测到首例持续活跃重复快速射电暴。科研团队利用FAST发现世界上首例持续活跃的快速射电暴FRB 20190520B。它的环境电子密度远远超过其他源,是目前已知源中近源电子密度最大的快速射电暴,表明其近源环境相当复杂。该团队还在FRB 20190520B位置发现了一个致密的射电持续源,这是第二例发现伴随致密射电源的快速射电暴。FRB 20190520B的持续活跃推进了对多波段快速射电暴的研究,成为深度了解重复快速射电暴现象的重要进展。有关研究成果2022年6月9日在《自然》杂志上发表。


“中国天眼”发现重复快速射电暴


发现最大快速射电暴偏振样本。科研团队利用FAST长期监测活跃的重复暴FRB20201124A,提供了至今为止最大的FRB偏振样本,并首次发现快速射电暴局域环境中磁场变化的情况,发现了频率依赖的偏振振荡现象,此项研究成果2022年9月21日发表在《自然》杂志上。


构建重复快速射电暴统一图景。针对FRB 20190520B和FRB 20201124A等活跃的重复暴,科研团队组织了FAST和美国绿岸望远镜等大型望远镜协同观测,揭示了描述快速射电暴周围环境的单一参数“RM弥散”,首次提出重复快速射电暴偏振频率演化的统一机制。这项成果于2022年3月18日在《科学》杂志上发表。


快速射电暴和宿主星系艺术想象图


除在快速射电暴领域取得系列成果外,FAST还在其他核心科学目标取得了重要进展。2022年1月,FAST利用原创方法精确测量星际磁场登上《自然》杂志封面;2022年10月,FAST探测到目前已知宇宙中最为延展的原子氢气结构,有关成果发表在《自然》杂志上。


据悉,FAST系列成果为最终揭示快速射电暴的起源奠定了观测基础,FAST提供的大量数据和新的发现为相关领域的研究提供了重要支持。FAST精确测量来自深空的射频信号,正在扩展人类认识射频宇宙的科学前沿。

(视频来源:贵州中科天文教育与先进技术研究院)

撰文:贵州日报天眼新闻记者 袁航

编辑:刘添元

统筹:晏海艳 喻辉

编审:田旻佳

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