快速射電暴（fast radio burst，F(xiàn)RB）是宇宙中偶發(fā)的射電爆發(fā)事件。在幾毫秒內(nèi)，它們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(jì)幾百億年的總和，但目前快速射電暴的物理起源仍然不清楚，其中心機(jī)制尚屬未知。
新京報(bào)記者從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，中國(guó)天眼FAST快速射電暴優(yōu)先和重大項(xiàng)目科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了對(duì)快速射電暴20201124A的深度觀(guān)測(cè)，獲得了迄今為止最大的快速射電暴偏振觀(guān)測(cè)樣本，首次探測(cè)到了距離快速射電暴中心僅1個(gè)天文單位（即太陽(yáng)到地球的距離）的周邊環(huán)境的磁場(chǎng)變化，對(duì)確定快速射電暴中心引擎機(jī)制邁出關(guān)鍵一步。該成果于北京時(shí)間2022年9月21日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表。
本次成果藝術(shù)圖：快速射電暴和宿主星系藝術(shù)想象圖。世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡中國(guó)天眼（左下）和空間分辨率最高的單口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡凱克望遠(yuǎn)鏡（右上）承擔(dān)本研究觀(guān)測(cè)。繪圖： 喻京川、傅海
(相關(guān)資料圖)
獲得迄今為止爆發(fā)數(shù)量最多的快速射電暴偏振觀(guān)測(cè)樣本
快速射電暴于2007年首次被報(bào)道發(fā)現(xiàn)，迄今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾百個(gè)。早先探測(cè)到的快速射電暴主要來(lái)自銀河系外，2020年探測(cè)到來(lái)自銀河系磁星（一類(lèi)磁場(chǎng)極強(qiáng)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，但是那些銀河系外的快速射電暴，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(guān)測(cè)資料，但長(zhǎng)期以來(lái)仍缺乏對(duì)其核心區(qū)物理參數(shù)的直接觀(guān)測(cè)資料。
此次研究團(tuán)隊(duì)使用FAST對(duì)位于銀河系外的快速射電暴20201124A進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，在54天共計(jì)82小時(shí)觀(guān)測(cè)中測(cè)到了來(lái)自這個(gè)快速射電暴的1863個(gè)爆發(fā)脈沖信號(hào)，它的高事件率使其成為最活躍的幾個(gè)會(huì)重復(fù)爆發(fā)的快速射電暴之一。
“這個(gè)快速射電暴是在2020年11月24日被加拿大科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的，我們監(jiān)測(cè)了很多的快速射電暴，其中它具有非常奇怪的物理特性，所以對(duì)其進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)?！北本┐髮W(xué)研究員、國(guó)家天文臺(tái)研究員李柯伽告訴新京報(bào)記者。
基于這一迄今為止爆發(fā)數(shù)量最多的快速射電暴偏振觀(guān)測(cè)樣本，該研究團(tuán)隊(duì)取得了多個(gè)重要發(fā)現(xiàn)，均屬于國(guó)際首次。
首次揭示快速射電暴密近環(huán)境動(dòng)態(tài)演化
研究團(tuán)隊(duì)“拍攝”到了快速射電暴法拉第旋轉(zhuǎn)量（可以幫助測(cè)量環(huán)境中的磁場(chǎng)強(qiáng)度）動(dòng)態(tài)演化的“電影”，首次發(fā)現(xiàn)了法拉第旋轉(zhuǎn)量的奇異演化行為，即在前36天里法拉第旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)了無(wú)規(guī)律的以天為時(shí)標(biāo)的演化?！扒?6天每天都在變化，而在隨后的18天里幾乎不變?！北疚暮献魍ㄓ嵶髡邇?nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校張冰教授說(shuō)。
團(tuán)隊(duì)還首次發(fā)現(xiàn)了快速射電暴的猝滅現(xiàn)象，即快速射電暴20201124A從保持高事件率態(tài)到在74小時(shí)內(nèi)突然熄滅；首次在FRB中探測(cè)到了與之前所有FRB都顯著不同的高圓偏振度脈沖，其最高值達(dá)到了75%；首次發(fā)現(xiàn)頻率依賴(lài)的偏振振蕩現(xiàn)象。
這些現(xiàn)象都說(shuō)明，在快速射電暴20201124A周?chē)?個(gè)天文單位的密近環(huán)境是非常復(fù)雜且是在動(dòng)態(tài)演化著的?！耙郧把芯靠焖偕潆姳┑沫h(huán)境，都是討論其與整個(gè)星系的關(guān)系，距離是幾千光年。此次研究聚焦其周邊1個(gè)天文單位環(huán)境，是幾萬(wàn)分之一光年?！彼f(shuō)。
根據(jù)快速射電暴所在環(huán)境判斷其起源
通過(guò)國(guó)際合作，該團(tuán)隊(duì)使用美國(guó)10米凱克光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（Keck）對(duì)這個(gè)快速射電暴的宿主星系進(jìn)行了深度觀(guān)測(cè)，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。
據(jù)本文合作通訊作者北京大學(xué)東蘇勃研究員介紹，那些由于大質(zhì)量恒星劇烈爆發(fā)形成的年輕磁星產(chǎn)生的快速射電暴，其所在區(qū)域恒星密度都比較高。此次研究人員發(fā)現(xiàn)快速射電暴20201124A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，表明它并非起源于大質(zhì)量恒星極端爆炸導(dǎo)致的超亮超新星或伽馬射線(xiàn)暴后形成的年輕磁星。
目前中國(guó)天眼FAST快速射電暴優(yōu)先和重大項(xiàng)目科研團(tuán)隊(duì)近百人在緊密合作，期待找到?jīng)Q定快速射電暴核心物理過(guò)程和能源機(jī)制的直接觀(guān)測(cè)證據(jù)，引導(dǎo)國(guó)際多波段聯(lián)合觀(guān)測(cè)，早日揭示快速射電暴的物理起源。
新京報(bào)記者 張璐
編輯 劉茜賢 校對(duì) 吳興發(fā)
關(guān)鍵詞： 快速射電暴
