中国天眼“看到”持续活跃快速射电暴

发布者：我是70后 2022-12-28 15:39

FAST望远镜与VLA望远镜合成图。受访者供图

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6月9日，《自然》发表了一项快速射电暴（FRB）方面的研究成果。在中国天眼（FAST）的加持下，中国科学院国家天文台（以下简称国家天文台）等单位的研究人员发现了全球首例持续活跃的重复快速射电暴FRB 20190520B。

这一发现引起天文学家的广泛兴趣。FAST首席科学家、国家天文台研究员李菂表示：“FRB 20190520B有着非常奇特的特性，在国际天文界引起了广泛关注，开启了一个新的热点研究方向。”

它的家在距离我们30亿光年的矮星系

快速射电暴是宇宙中一类神秘的爆发现象，可以在一毫秒内爆发出大约太阳一年才能辐射出的能量。2007年被发现以来，快速射电暴一直是天文学最前沿的研究方向之一。

时间回到2019年。那时，论文第一作者、国家天文台牛晨辉博士在处理FAST观测数据时发现，5月20日的数据存在重复的高色散脉冲。“当时很激动，我们很快排除了这是脉冲星和射电干扰，确定了该脉冲来自一个新的快速射电暴。”牛晨辉说。依照国际惯例，该快速射电暴被命名为FRB 20190520B。

在后续观测中，研究人员发现FRB 20190520B并不像其他快速射电暴闪烁一次便神龙见首不见尾，而是持续活跃，一直在闪耀。

为找到这一快速射电暴的家，也就是其宿主星系，研究人员邀请美国甚大阵列望远镜（VLA）加入了观测。

由于FAST提供的位置相对精确以及FRB 20190520B非常活跃，研究人员在第一次的VLA观测中就探测到了来自FRB 20190520B的爆发，并发现了一颗与之对应的致密的持续射电源。

“这是第二例探测到伴随有致密射电持续源的快速射电暴。”牛晨辉强调。但是，这个射电持续源的对应体究竟是什么，研究人员依然未知。

随后，经研究人员邀请，美国帕洛玛望远镜和凯克望远镜、加拿大-法国-夏威夷望远镜和日本斯巴鲁近红外光学望远镜也加入观测行列。

“在综合分析观测数据后，我们确定FRB 20190520B的家是一个距离我们30亿光年的贫金属矮星系。”牛晨辉说道。

有望建立全新的快速射电暴演化图景

在得到宿主星系的信息后，研究人员推算出，FRB 20190520B宿主星系贡献的色散值非常大，远远超出了其他已知快速射电暴的对应值。

“色散是电磁波信号在介质中传播时，与传播路径中的介质相互作用，造成信号的高频成分比低频成分传播快的现象。色散能够记录快速射电暴在传播时走过的路。”牛晨辉解释说，宿主星系贡献的色散值非常大，意味着FRB 20190520B爆发源附近的电子密度很高、电磁环境非常复杂。

另外，此次FAST发现的FRB 20190520B与美国阿雷西博望远镜2016年发现的FRB 20121102A非常相似。二者都极为活跃，都拥有复杂的电磁环境。

更重要的是，FRB 20190520B各方面的特征都更为极端。比如，FRB 20121102A只是存在爆发活跃期，但是FRB 20190520B从未停止爆发，目前FAST已经探测到了几百次FRB 20190520B爆发；同时，FRB 20190520B的局部电子密度分布更加复杂。

牛晨辉表示，综合FAST的近期观测数据，FRB 20121102A和FRB 20190520B很可能代表了快速射电暴的演化早期阶段，有望揭开快速射电暴起源的神秘面纱。

对此，快速射电暴领域创始人邓肯·洛里默评价说：“基于FRB 20190520B这些特征及其持续射电源的存在，我认为快速射电暴可能有不同的分类。随着快速射电暴样本的持续增长，预计未来几年内，我们能够拨开快速射电暴神秘的面纱。”

在李菂看来，未来FAST的持续观测，特别是执行“快速射电暴巡天”优先重大项目，有望建立全新的快速射电暴演化图景。（记者陆成宽）

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