"中国天眼"重大发现:首次捕获快速射电暴双星起源关键证据

快速射电暴是宇宙中最神秘的天体物理现象之一。

这类瞬间爆发现象持续时间仅为数毫秒,却能在刹那间释放相当于太阳一周辐射总和的巨大能量,堪称宇宙中最剧烈的能量释放事件。

自2007年被首次发现以来,快速射电暴的起源机制一直困扰着国际天文学界,成为天体物理学领域的重大未解谜团。

长期以来,科学家普遍推测快速射电暴与中子星等致密天体有关。

特别是对部分具有重复爆发特征的快速射电暴的观测显示,其爆发呈现出一定的周期性规律,这种特征暗示其起源天体可能处于双星系统中。

然而,缺乏直接的观测证据一直是这一假说面临的主要困难。

为了破解这一科学谜题,由中国科学院紫金山天文台牵头,联合国家天文台等多家国内外研究机构组成的科研团队,充分发挥"中国天眼"超高灵敏度的优势,对重复快速射电暴FRB 20220529进行了长期系统的监测。

这项研究历时2年多,积累了大量珍贵的观测数据。

在监测过程中,研究人员重点关注法拉第旋转量这一关键参数。

法拉第旋转量反映了射电信号在传播路径上所经过的等离子体密度与磁场强度的综合效应,可以被形象地比作"宇宙磁环境探针",能够帮助科学家精准捕捉天体周围环境的细微变化。

在长达一年半的常规监测中,FRB 20220529的法拉第旋转量始终在一个相对稳定的范围内小幅波动。

这种稳定性持续到2023年12月突然被打破。

在这一时期,该重复快速射电暴的法拉第旋转量出现了异常剧烈的飙升,其变化幅度达到平时水平的20倍之多,创造了有记录以来的最大变化。

更为引人注目的是,这种急剧飙升的状态并未持续,仅在短短两周时间内,法拉第旋转量就迅速下降,恢复到了正常的波动范围。

这种"快速上升—快速下降"的演化过程在快速射电暴研究史上属于首次观测记录。

中国科学院紫金山天文台副台长、论文通讯作者吴雪峰对这一现象进行了深入分析。

他指出,如果假设FRB 20220529起源于一颗孤立的中子星,现有的物理理论无法合理解释为什么会出现如此巨大且迅速的磁环境突变。

但若该快速射电暴的起源天体处于双星系统中,情况就完全不同了。

在双星系统中,伴星的剧烈活动(如星冕物质的大规模抛射)或双星轨道的特殊几何结构,完全可以自然而然地解释为什么法拉第旋转量会出现急剧飙升随后又快速回落的现象。

这一观测发现为快速射电暴起源于双星系统的科学假说提供了强有力的直接证据。

作为我国自主研制的世界级科学仪器,"中国天眼"自2020年通过国家验收后,一直保持着稳定高效的运行状态。

在最近完整的观测年度内,其总观测时长超过5400小时,新增科学数据量超过17.5PB(拍字节),科学产出逐年增长。

"中国天眼"运行和发展中心副主任孙京海介绍,该设施坚持开放共享的运行模式,绝大多数观测时间用于支持常规项目、优先项目和重大项目。

统计数据显示,在"中国天眼"用户中,来自中科院国家天文台以外的用户占比超过67%,充分体现了其作为国家重大科技基础设施的开放性和共享性。

此前,"中国天眼"已经取得了一系列突破性的科学成果,包括发现纳赫兹引力波、探测小行星等重要发现,在脉冲星搜索、星际分子谱线观测等领域也产生了大量高质量的科研成果。

本次快速射电暴双星起源的关键证据发现,再次彰显了我国这一科学重器在基础研究中的重要作用。

从毫秒级的宇宙脉冲中提取关键信息,考验的是观测能力、数据能力与科学判断的共同体系。

此次“天眼”捕捉到法拉第旋转量剧烈跃变并回落的全过程,不仅为快速射电暴起源之谜提供了更清晰的线索,也提示前沿科学突破往往来自长期、稳定、可重复的观测积累。

面向未知,唯有把握关键证据、持续提出可检验的假设,才能让“极目星河”的探索不断从可能走向确定。