记者从中国科学院紫金山天文台和国家天文台获悉,我国500米口径球面射电望远镜在快速射电暴研究领域取得重大突破。
由紫金山天文台主导、汇聚国内外科研力量的联合团队,成功捕捉到重复快速射电暴周围磁环境发生剧烈演化的完整过程,这一发现将有助于揭开宇宙中最神秘射电现象之一的起源之谜。
快速射电暴自2007年进入人类观测视野以来,始终是天体物理学界重点攻关的前沿课题。
这种宇宙射电爆发现象持续时间极短,仅有数毫秒,但瞬时释放的能量却相当于太阳一周辐射量的总和,其形成机制长期困扰科学界。
虽然学界普遍认为快速射电暴与中子星等致密天体密切相关,部分重复暴发源表现出的周期性规律也暗示其可能位于双星系统当中,然而这一推测始终缺乏确凿的观测数据支撑。
为攻克这一科学难题,研究团队充分发挥中国天眼FAST的超高灵敏度性能优势,对编号为FRB 20220529的重复快速射电暴实施了长达两年多的连续跟踪观测。
在监测过程中,科研人员重点关注法拉第旋转量这一关键参数。
这项指标能够精确反映射电信号在传播路径上穿越的等离子体密度与磁场强度状况,被形象地称为探测宇宙磁环境的精密探针,可帮助研究人员捕捉天体周边环境的细微变化。
观测数据显示,在长达一年半的时间跨度内,FRB 20220529的法拉第旋转量始终保持在特定区间内的小幅波动状态。
然而到2023年12月,一个前所未见的异常现象突然出现:该快速射电暴的法拉第旋转量在短时间内急剧攀升,峰值达到日常波动幅度的20倍,随后在两周内又迅速下降,重新回归正常范围。
这种演化模式在快速射电暴观测史上尚无先例,引起科研团队的高度重视。
针对这一罕见现象,研究团队开展深入的物理机制分析。
科研人员指出,观测结果表明有一团源自快速射电暴起源天体附近的高密度磁化等离子体云,在数周时间内恰好横穿地球与暴源之间的观测视线,从而造成法拉第旋转量的显著异常。
这一过程的物理本质与太阳系内的日冕物质抛射现象高度相似——恒星通过剧烈的磁活动向外抛射携带强磁场的等离子体物质,当这些物质云团经过观测视线时,必然引发磁环境参数的显著变化。
研究团队进一步通过理论模型对比与定量计算发现,若假设FRB 20220529源自一颗孤立的中子星,现有物理理论框架无法合理解释如此剧烈且快速的磁环境突变现象。
相比之下,若该快速射电暴位于双星系统内部,则伴星发生的强烈星冕物质抛射活动,或者双星轨道运动形成的特殊几何构型,都能从物理机制上自然地解释观测到的法拉第旋转量急剧跃升并快速回落这一现象。
这项研究成果为快速射电暴起源于双星系统的科学假说提供了迄今为止最有力的观测支撑。
中国天眼FAST凭借其世界领先的灵敏度和观测能力,在捕捉宇宙瞬变现象、探索极端天体物理过程方面展现出独特优势。
研究团队的发现不仅推动了快速射电暴起源机制研究取得突破性进展,也为理解致密天体的演化环境、双星系统的相互作用过程提供了新的观测窗口。
从捕捉宇宙转瞬即逝的"闪光"到解码其背后的物理机制，中国科学家用自主创新的观测设备揭开了宇宙奥秘的新篇章。
这项研究不仅体现了我国在大科学装置建设与基础研究领域的综合实力，更预示着人类对极端天体物理现象的认知正迈向新高度。
随着后续观测计划的推进，更多宇宙之谜有望被这颗"中国天眼"逐一破解。