“中國天眼”再立新功

揭示快速射電暴雙星起源關鍵證據

據中新社報道，被譽為“中國天眼”的五百米口徑球面射電望遠鏡(FAST)最近收穫一項重要突破——在國際上首次捕捉到重複快速射電暴的法拉第旋轉量發生劇烈躍變並隨後回落的詳細演化過程。

“中國天眼”這一獨特發現結果，為“快速射電暴起源於雙星系統”的假說提供了直接且關鍵的觀測證據，從而為天文學家破解快速射電暴起源之謎邁出了重要一步。

宇宙最神秘現象

本項研究成果由中國科學院紫金山天文台牽頭聯合中外多家科研機構組成研究團隊共同完成，相關成果論文北京時間十六日凌晨在線發表於國際學術期刊《科學》。研究團隊當天還在位於貴州平塘的“中國天眼”觀測基地舉行專題新聞發佈會，對最新發表成果進行解讀。

快速射電暴是宇宙中最神秘的射電爆發現象之一，其持續時間僅為數毫秒，卻能在瞬間釋放相當於太陽一整周輻射總和的巨大能量。自二○○七年被首次發現以來，這類“宇宙射電脈衝閃”的起源機制一直是天體物理學領域的重要謎團。科學界普遍推測其與中子星等緻密天體有關，而部分重複爆發的快速射電暴所呈現的爆發周期性特徵，更暗示其起源天體可能處於雙星系統中，但長期缺乏直接觀測證據支撐這一猜想。

為破解這一謎題，研究團隊利用“中國天眼”的超高靈敏度優勢，對重複快速射電暴FRB 20220529開展了長達兩年多的持續監測。法拉第旋轉量作為反映射電信號傳播路徑上磁化等離子體密度與磁場強度的關鍵參數，其如同一個精準的“宇宙磁環境探針”，能幫助科學家捕捉天體周圍的環境變化。

首詳錄變化過程

在為期一年半的常規監測中，FRB 20220529的法拉第旋轉量始終在正常範圍內小幅波動，但在二○二三年十二月，研究團隊觀測到一個突破性現象：該暴源的法拉第旋轉量突然急劇飆升達到此前變化水平的約二十倍，隨後又在短短兩周內單調下降，逐步恢復至正常波動範圍。

這種劇烈、快速且可逆的磁環境變化，在快速射電暴研究史上尚屬首次被詳細記錄。

研究團隊通過詳細分析指出，此次法拉第旋轉量劇變現象的核心物理機制，是一團來自快速射電暴起源天體附近的緻密磁化等離子體雲，在數周內恰好穿過了地球與暴源之間的觀測視線。進一步的模型比對與物理分析表明，若FRB 20220529起源於一顆孤立的中子星，現有理論無法解釋如此大幅且快速的磁環境突變。而如果其處於雙星系統中，來自伴星的劇烈活動或雙星軌道的特殊幾何結構，能自然且合理地產生觀測到的法拉第旋轉量“躍變——回落”事件。

因此，這一發現為快速射電暴的“雙星起源”模型提供了強有力的觀測支撐。

研究團隊表示，FRB 20220529屬於信號暗弱的暴源，其多數爆發難以被其他望遠鏡有效探測。此次突破的取得，既得益於“中國天眼”能捕捉到極微弱射電信號這一無與倫比的靈敏度，也離不開研究團隊創新的數據處理方法，實現了從海量觀測數據中精準提取出關鍵偏振信息。

本報綜合報道