“中国天眼”又有新发现 揭示快速射电暴密近环境动态演化

“中国天眼”500米口径球面射电望远镜（FAST）又有新发现——科研团队对编号为20201124A快速射电暴（FRB 20201124A）进行了深度观测，获得了迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本，并首次探测到了距离快速射电暴中心仅1个天文单位（即太阳到地球的距离）的周边环境的磁场变化，对确定快速射电暴中心引擎机制迈出关键一步。

这一成果是“中国天眼”FAST快速射电暴优先和重大项目科研团队取得的，发表在北京时间21日出版的国际学术期刊《自然》上。

快速射电暴（fast radio burst，FRB）是宇宙中偶发的射电爆发事件，自2007年首次被发现后，迄今已经发现了几百个。其在几毫秒的时间内释放出巨大的射电波段能量，相当于当前世界总发电量累计几百亿年的总和。但人们尚不清楚快速射电暴的物理起源，更不知道它的中心机制。

之前的研究表明，一些快速射电暴可能起源于磁星。但是那些与宇宙学起源相关的快速射电暴，尤其是能够重复爆发的快速射电暴究竟来源于何处，却依未可知。

此次研究团队使用FAST对位于银河系外的FRB 20201124A进行了长期监测，它是人类已知的最活跃的重复爆发的快速射电暴之一。研究团队在54天共计82小时观测中测到了来自的FRB 20201124A的1863个爆发脉冲信号，形成了迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本，取得了多个国际首次重要发现。

——首次发现快速射电暴法拉第旋转量的奇异演化行为。团队“拍摄”到了FRB 20201124A的法拉第旋转量动态演化的“电影”，发现在前36天里，法拉第旋转出现了无规律的短时标演化，而在随后的18天里几乎不变。这一发现可以帮助测量快速射电暴环境中的磁场强度。

——首次发现了快速射电暴的猝灭现象，即FRB 20201124A从保持高速率重复爆发到在74小时内突然熄灭的现象。

——首次探测到了与之前所有快速射电暴都显著不同的高圆偏振度脉冲，其最高值达到了75%。

——首次在快速射电暴中发现频率依赖的偏振振荡现象。

这些现象都说明，FRB 20201124A周围1个天文单位内的环境是非常复杂的，并在动态演化着。而通过偏振振荡现象，研究团队对FRB 20201124A周围1个天文单位的环境的磁场给出直接限制，达到了高斯量级以上。

除此之外，团队还对FRB 20201124A的起源进行了探索。通过国际合作，该团队使用美国10米凯克光学望远镜（Keck）对其宿主星系进行了深度观测，发现这是个约银河系尺度大小、富金属的棒旋星系，FRB 20201124A所在区域恒星密度较低，处于旋臂之间，距离星系中心中等距离——这表明FRB 20201124A并非起源于大质量恒星极端爆炸导致的超亮超新星或伽马射线暴后形成的年轻磁星。

据介绍，研究团队还将持续深入研究，以期找到决定快速射电暴核心物理过程和能源机制的直接观测证据，早日揭示快速射电暴的物理起源。

（原载于《光明日报》 2022-09-22 08版）