快速射电暴是宇宙中最神秘的天文现象之一。这类射电爆发虽然只持续数毫秒,却能在瞬间释放相当于太阳一整周辐射总和的巨大能量。自2007年首次被发现以来,其起源机制一直是天体物理学界的难题。科学界普遍认为,快速射电暴与中子星等致密天体有关,但具体如何产生仍缺乏定论。部分可重复爆发的快速射电暴还体现为明显的周期性,此特征引发了重要推测:它们的起源天体可能并非孤立存在,而是位于双星系统中。不过,长期以来这一假说缺少直接观测证据,限制了涉及的理论的推进。为了解开这一谜题,由紫金山天文台牵头的研究团队依托中国天眼FAST的高灵敏度,对重复快速射电暴FRB 20220529进行了超过两年的持续监测。在这项长期观测中,法拉第旋转量成为关键指标。它能够反映射电信号传播路径上等离子体密度与磁场强度的变化,帮助研究人员追踪暴源周围磁环境的细微波动。监测结果显示,在一年半时间里,FRB 20220529的法拉第旋转量一直在一定范围内小幅波动,变化较为稳定。但在2023年12月,情况出现了明显异常:该源的法拉第旋转量突然急剧升高,幅度达到平时的约20倍。更重要的是,这种异常持续时间很短,仅两周左右就迅速回落,恢复到原先的波动范围。这类“快速飙升—迅速回落”的变化,在已有的快速射电暴观测记录中尚属首次。针对这一罕见现象,研究团队进行了继续的物理分析。他们认为,核心原因可能是一团来自暴源附近的致密、强磁化等离子体云,在数周内恰好穿过地球与暴源之间的观测视线,从而引发法拉第旋转量的显著变化。这一过程与太阳系内的日冕物质抛射相似:恒星在剧烈活动时会抛射携带磁场的等离子体云,当其掠过观测视线,就可能造成旋转量的突变。进一步的理论推导表明,这一发现对判断FRB 20220529的起源环境优势在于关键意义。若将其解释为一颗孤立中子星的活动,现有模型难以在短时间内产生如此剧烈且可恢复的磁环境变化;但如果它处在双星系统中,伴星的强烈活动(例如强星冕物质抛射),或双星轨道带来的特殊几何关系,就能更自然地解释为何旋转量会突然飙升并在两周内回落。这一结果为“快速射电暴可能起源于双星系统”的观点提供了有力的观测支撑。这项研究成果发表后在国际天文学界引发关注。它不仅推动了对快速射电暴起源机制的理解,也展示了FAST在深空射电观测中。作为目前最灵敏的射电望远镜之一,FAST正在为揭示宇宙极端现象提供更精细、更直接的观测证据。
重大科学问题的突破,往往来自长期、稳定且高质量的观测积累。中国天眼此次捕捉到的“磁环境突变”及其演化过程,让快速射电暴研究从“只记录爆发”迈向“可测环境、可检验模型”的阶段。随着监测样本深入扩大,并与多波段、多手段观测加强联动,快速射电暴的起源线索有望在更多可重复、可对比的证据中逐步清晰,也将为理解宇宙中的极端天体及其磁环境提供更可靠的参照。