快速射电暴是宇宙中最神秘的天文现象之一。
这类持续仅数毫秒的射电爆发,能在瞬间释放相当于太阳一周辐射总和的巨大能量。
自2007年被首次发现以来,其起源机制一直困扰着天体物理学界。
科学家普遍认为其与中子星等致密天体相关,但长期缺乏有力的观测证据来解释这一现象的真实成因。
部分重复爆发的快速射电暴呈现出周期性特征,这暗示其起源天体可能处于双星系统中。
然而,这一假说虽然在理论上具有合理性,却一直缺乏直接的观测支撑。
如何找到这一关键证据,成为摆在研究团队面前的重大课题。
为了破解这一谜题,由中国科学院紫金山天文台牵头的研究团队,联合国内外多家研究机构,利用中国天眼FAST的超高灵敏度优势,对重复快速射电暴FRB20220529开展了长达2.2年的持续监测。
法拉第旋转量作为反映射电信号传播路径上磁化等离子体密度与磁场强度的关键参数,能够精准探测天体周围的磁环境变化,如同一个"宇宙磁环境探针"。
在为期一年半的常规监测中,FRB20220529的法拉第旋转量始终保持小幅波动,未见异常。
但转折出现在2023年12月。
研究团队观测到一个突破性现象:该暴源的法拉第旋转量突然急剧飙升,达到此前变化水平的约20倍,随后又在短短两周内单调下降,逐步恢复至正常波动范围。
这种剧烈、快速且可逆的磁环境变化,在快速射电暴研究史上尚属首次被详细记录。
科研团队通过深入分析揭示了这一现象的物理机制。
一团来自快速射电暴起源天体附近的致密磁化等离子体云,在数周内恰好穿过了地球与暴源之间的观测视线。
这一过程与太阳系内太阳活动引发的"日冕物质抛射"极为相似——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。
进一步的模型比对与物理分析表明,若FRB20220529起源于一颗孤立的中子星,现有理论无法解释如此大幅且快速的磁环境突变。
而如果其处于双星系统中,来自伴星的剧烈活动(如强星冕物质抛射)或双星轨道的特殊几何结构,能自然且合理地产生观测到的法拉第旋转量"跳变-回落"事件。
这一发现为快速射电暴的"双星起源"模型提供了强有力的观测支撑,填补了理论与观测之间的关键空白。
值得关注的是,FRB20220529属于信号暗弱的暴源,其多数爆发难以被其他望远镜有效探测。
此次突破的取得,既得益于中国天眼无与伦比的灵敏度——能捕捉到极微弱的射电信号,也离不开研究团队创新的数据处理方法,从海量观测数据中精准提取出关键偏振信息。
在事件发生前后,科研团队与FAST运行和发展中心高效协同,及时调整观测策略,确保了整个演化过程的数据完整性。
这充分展现了我国大科学装置的技术优势与科研团队的协作能力。
这一成果的取得,标志着我国在快速射电暴研究领域取得了重要进展。
中国天眼作为世界上最灵敏的射电望远镜,在探测微弱天体信号、揭示宇宙奥秘方面展现出了独特优势。
随着观测技术的不断完善和数据处理方法的持续创新,中国天眼有望在快速射电暴起源、中子星物理、宇宙磁场等多个前沿领域取得更多突破性发现。
中国天眼FAST的这一重大发现不仅深化了人类对快速射电暴起源的理解,也为未来天体物理研究开辟了新方向。
随着FAST技术的进一步升级,我国将在宇宙探索领域持续发挥引领作用,为全球科学进步贡献更多中国智慧。