米兰官网-世界首次！FAST破解天体物理学重要谜团—新闻—科学网

于沉寂无声的宇宙深处，有时会上演“触目惊心”的一幕。一种名为快速射电暴（FRB）的神秘征象，于千分之一秒内，能开释出太阳一整周才能辐射出的巨年夜能量。它们来自几十亿光年以外，犹如宇宙的摩斯暗码，一直是天体物理学范畴的主要谜团。

1月16日，《科学》于线发表了一项主要冲破：由中国科学院紫金山天文台牵头，结合海内外多个研究团队，使用我国500米口径球面射电千里镜（“中国天眼”，FAST），于国际上初次捕获到反复快速射电暴的法拉第扭转量（RM）发生猛烈跳变并随后回落的具体演化历程。这一怪异发明成果为“快速射电暴发源在双星体系”的假说提供了要害的不雅测证据。

艺术想象图——双星体系中，伴星的星冕物资抛射形成磁化等离子体云，穿过地球与快速射电暴源的不雅测视野，激发法拉第扭转量的猛烈变化。紫金山天文台、国度天文台供图

惊人的突变

自2007年初次发明快速射电暴以来，天文学家已经经对于这种“宇宙射电脉冲闪”举行了近20年的追赶，关在它们的发源有各类假说。

有一种比力遍及的推测认为，这一征象与中子星等致密天体有关。紫金山天文台研究员、论文通信作者吴雪峰注释，今朝发明的快速射电暴可以分为两种类型，它们中的绝年夜大都虽一闪即逝，再无踪迹，但仍有一小部门会像“活火山”同样，不按期屡次发作。部门反复暴体现出周期勾当的特性，表示其发源天体可能处在双星体系中，但至今并没有直接不雅测证据支撑。

FRB 20220529是2022年5月由加拿年夜氢强度测绘试验（CHIME）发明的一个快速射电暴，中国研究团队则使用FAST对于它开展了两年多的监测，捕获到了上千次发作。

科学家怎样“窥伺”发作其时毕竟发生了甚么？他们用到了一个巧妙的“宇宙磁情况探针”——法拉第扭转量（RM）。

吴雪峰把它形象地比方为光波的“扭腰舞”。当快速射电暴发出的无线电波穿过有磁场的情况时，它的振动标的目的会发生扭转。扭转越厉害，象征着情况越繁杂。

然而，于前一年半的通例监测中，FRB 20220529的法拉第扭转量一直于-300到+300弧度/平方米的规模内小幅颠簸，中位数仅为17弧度/平方米。

天文不雅测常依靠机缘。就于紫金山天文台副研究员、论文第一作者李晔以为这项不雅测会以波涛不惊的成果了结时，迁移转变呈现了。

她还有记患上那是2023年12月的一天，FAST监测数据显示，于履历了一段短暂的“静默”期后，FRB 20220529的法拉第扭转量毫无征兆地猛烈飙升，忽然跃升至1977±84弧度/平方米，暴涨约20倍！

研究职员的第一反映是“数据堕落了”，直最多人反复验证，才确认无疑。

意想到这长短同平常的征象，国度天文台研究员、论文通信作者姜鹏当即摆设FAST最先了密集不雅测。更使人惊奇的是，此次跳变并未连续过久，于随后短短两周内，它又像坐过山车同样迅速回落，恢复到了正常的颠簸程度。

这类猛烈、快速且可逆的磁情况变化，于快速射电暴研究史上尚属初次被记载。他们信赖，一定有一个强盛的外部因素参与了周围情况。

“科学探案”锁定双星体系

一次云云极度的磁情况突变，缘故原由毕竟是甚么？

接下来的事情就像一场“科学探案”，研究团队需要一一排查可能的“嫌疑对于象”。

在是，他们别离比力了超新星遗址、情况湍流以和磁陀星耀发带来的可能影响。成果发明，不管哪种，都没法跟此次RM变化的幅度及快速可逆的时间标准相契合。

“解除了所有不成能，剩下的就是本相。”吴雪峰说，研究团队将眼光投向了最有可能的注释——双星体系。孕育发生快速射电暴的中子星并不是“孤苦伶仃”，而是有一颗伴星，二者彼此绕转。

那末，这将怎样注释那次猛烈的RM跃变呢？研究团队提出了一个与太阳系内征象极其相似的完善注释：伴星的星冕物资抛射。

太阳有时会发生猛烈的勾当，抛射出年夜量携带磁场的等离子体云，本日冕物资抛射。当这团物资刚好颠末地球与某颗恒星之间时，就会显著影响咱们不雅测到的那颗恒星的磁场情况。

同理，FRB 20220529的伴星可能发生了一次近似的猛烈勾当，抛射出一团致密且高度磁化的等离子体云。这团物资于数周内，刚好穿过了FAST不雅测视野与快速射电暴源之间的路径。当它颠末时，其强盛的磁场及高密度等离子体致使了法拉第扭转量的急剧飙升；当它彻底脱离视野后，扭转量便天然回落至正常程度。

中国科学院院士、紫金山天文台研究员史生才对于此评价道：“这项研究清楚展现了致密磁化等离子体云穿过不雅测视野的历程，这与双星体系中伴星的猛烈勾当高度契合，为咱们破解快速射电暴发源之谜迈出了主要一步。”

FAST怎样成绩“世界初次”

“快速射电暴发源在双星体系”这一假说初次得到了强有力的、要害的不雅测证据撑持，离不开FAST的“火眼金睛”。

值患上存眷的是，FRB 20220529属在旌旗灯号暗弱的暴源，其大都发作难以被其他千里镜有用探测。于吴雪峰看来，作为世界最年夜、最敏捷的单口径射电千里镜，FAST就像一台宇宙“超高狷介速摄像机”，可以或许捕获到其他千里镜没法察觉的完备的微弱旌旗灯号细节，展现快速射电暴源周围的情况，把快速射电暴的不雅测历程从“幻灯片”时代，带到“4K影戏”时代。

“这一结果彰显了中国FAST千里镜于开展持久监测不雅测方面的强盛实力。”世界第一例快速射电暴发明者、西弗吉尼亚年夜学物理学与天文学系传授邓肯?洛里默于点评中说道。

FAST 自投入利用以来，一直连结于一个不变高效的运行状况，孕育发生的数据量也逐年增加。就于上一个完备不雅测年里，它的总不雅测时长跨越了5400个小时，于世界上遥遥领先。

姜鹏坦言，为踊跃应答国际偕行日益激烈的竞争，FAST正稳步推进进级计划。项目将于FAST周边设置装备摆设数十台中等口径天线，构建全世界独一、以FAST 为焦点的巨型综合孔径阵列。这一立异设计将完全填补单口径千里镜于空间分辩率上的自然局限，同时晋升不雅测敏捷度，实现综合不雅测机能的质的奔腾。