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获多个世界首次发现 祖国天眼有望确定快速射电暴中心引擎机制

快速射电暴和宿主星系艺术想象图。中国天眼(左)和美国凯克望远镜(右)承担本次研究观测。 喻京川、傅海 绘图

中新网北京9月21日电 (记者 孙自法)作为宇宙中偶发的(de)射电爆发事件,快速射电暴(fast radio burst,FRB)自2007年首次被发现至今已经观测到数百个,但其起源、能源机制仍然成谜,吸引全球天文学家持续观测研究,更因其可能为外星人(ren)向地球发送信号的(de)猜测广为流传而备受大众关注。

FRB 20201124A 中探测到的(de)线/圆偏振度和偏振位置角的(de)振荡现象。 中科院国家天文台 供图 FRB 20201124A 中探测到的(de)线/圆偏振度和偏振位置角的(de)振荡现象。 中科院国家天文台 供图

获得迄今最大快速射电暴偏振观测样本

利用中国科学院国家天文台运行的(de)被誉为中国天眼的(de)500米口径球面射电望远镜(FAST),FAST快速射电暴优先和重大项目科学研究团队(tuandui)(dui)通过对(dui)编号为FRB 20201124A的(de)快速射电暴开展深度观测,获得迄今最大的(de)快速射电暴偏振观测样本,首次探测到距离快速射电暴中心仅1个天文单位(即太阳到地球的(de)距离)的(de)周边环境的(de)磁场变化,取得多个国际首次的(de)重要发现,从而为确定快速射电暴中心引擎机制迈出关键一步。

这次研究中,FAST快速射电暴优先和重大项目科研团队(tuandui)(dui)利用中国天眼对(dui)位于银河系外的(de)FRB 20201124A进行长期监测,在54天内共计82小时观测中测到来自该快速射电暴的(de)1863个爆发脉冲信号,成为迄今最大的(de)快速射电暴偏振观测样本,它(ta)的(de)高事件率也使其成为最活跃的(de)几个重复暴之一。

由中国科学家通过中国天眼合作完成的(de)这项重要天文研究成果论文,北京时间(shijian)9月21日夜间在国际著名学术期刊《自然》上线发表。

法拉第旋转量的(de)短时标演化。阴影区有FAST观测,但是(shi)没有探测到FRB爆发,说明FRB是(shi)突然熄灭的(de)。 中科院国家天文台 供图 法拉第旋转量的(de)短时标演化。阴影区有FAST观测,但是(shi)没有探测到FRB爆发,说明FRB是(shi)突然熄灭的(de)。 中科院国家天文台 供图

取得若干重要发现均属国际首次

FAST快速射电暴优先和重大项目科研团队(tuandui)(dui)介绍说,基于中国天眼观测到的(de)迄今最大快速射电暴偏振观测样本,该团队(tuandui)(dui)取得若干重要发现,均属于国际首次。

一是(shi)“拍摄”到快速射电暴法拉第旋转量(可帮助测量环境中的(de)磁场强度)动态演化的(de)“电影”,首次发现法拉第旋转量的(de)奇异演化行为,即在前36天里法拉第旋转出现无规律的(de)短时标演化,而在随后的(de)18天里几乎不变;二是(shi)首次发现快速射电暴的(de)猝灭现象,即FRB 20201124A从保持高事件率态到在74小时内突然熄灭;三是(shi)在FRB 20201124A中首次探测到与之前所有快速射电暴都显著不同的(de)高圆偏振度脉冲,其最高值达到75%;四是(shi)首次发现频(pin)率依赖的(de)偏振振荡现象。

科研团队(tuandui)(dui)表示,这些现象都说明,在FRB 20201124A这个快速射电暴周围1个天文单位的(de)环境是(shi)非常复杂并且在动态演化着。通过偏振振荡现象,他(ta)们(men)对(dui)该快速射电暴周围1个天文单位的(de)环境的(de)磁场给出直接限制,达到高斯量级以上。

科研团队(tuandui)(dui)通过Keck望远镜对(dui)FRB20201124A的(de)宿主星系进行的(de)光谱和高分辨率成像观测。 中科院国家天文台 供图 科研团队(tuandui)(dui)通过Keck望远镜对(dui)FRB20201124A的(de)宿主星系进行的(de)光谱和高分辨率成像观测。 中科院国家天文台 供图

期待早日揭示快速射电暴物理起源

FAST快速射电暴优先和重大项目科研团队(tuandui)(dui)还通过国际合作,使用美国10米凯克光学望远镜(Keck)对(dui)FRB 20201124A的(de)宿主星系进行深度观测,发现其宿主星系是(shi)约银河系尺度大小、富金属的(de)棒旋星系,并且发现它(ta)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,表明该快速射电暴并非起源于大质量恒星极端爆炸导致的(de)超亮超新星或伽马射线暴后形成的(de)年轻磁星。

目前,该团队(tuandui)(dui)近百位科研人(ren)员正紧密合作,期待找到决定快速射电暴核心物理过程和能源机制的(de)直接观测证据,引导国际多波段联合观测,早日揭示快速射电暴的(de)物理起源。

据了解,快速射电暴在几毫秒时间(shijian)内所释放的(de)射电波段的(de)能量,相当于全世界当前总发电量累计几百亿年的(de)总和。早先探测到的(de)快速射电暴主要来自银河系外,2020年探测到来自银河系磁星(一类磁场极强的(de)中子星)的(de)快速射电暴,表明有一些快速射电暴可以起源于磁星,但是(shi)那些宇宙学起源的(de)快速射电暴,尤其是(shi)那些能够重复爆发的(de)快速射电暴的(de)起源依然未知。此外,快速射电暴虽然有大量射电波段的(de)观测资料,但长期以来仍缺乏对(dui)其核心区物理参数的(de)直接观测资料。

另据国际学术期刊《自然-通讯》同步发表的(de)相关论文,南京大学研究团队(tuandui)(dui)提出一个物理模型来解释观察到的(de)FRB 20201124A特征称,该快速射电暴重复信号来自一个双星系统,有一颗磁星和一个有星盘的(de)Be星(比太阳更热、更大、旋转更快的(de)恒星)。他(ta)们(men)认为,未来研究或可探测Be-X射线双星,以寻找快速射电暴的(de)信号。(完)

【编辑:陈文韬】

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磁星,圆偏振,能源机制,双星系统,旋臂

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