据中国科学院消息,中国科学院研究团队利用“中国天眼”(FAST),在国际上首次捕捉到重复快速射电暴的法拉第旋转量发生剧烈跳变并随后回落的完整过程,为“快速射电暴起源于双星系统”的假说提供了关键观测证据。该成果于1月16日在《科学》杂志在线发表。

此项研究由中国科学院紫金山天文台牵头,联合国内外多个团队完成。团队对重复快速射电暴FRB 20220529进行了两年多的监测,捕捉到上千次爆发。在2023年12月,研究人员发现该快速射电暴的法拉第旋转量(RM)在经历短暂静默后,毫无征兆地飙升至约1977弧度/平方米,暴涨约20倍,随后在两周内迅速回落至正常水平。这种剧烈、快速且可逆的磁环境变化,在快速射电暴研究史上尚属首次记录。

研究团队通过“科学探案”式的分析,逐一排查了超新星遗迹、环境湍流及磁陀星耀发等可能因素,发现均无法解释此次变化的幅度和快速可逆的时间尺度。最终,他们将目光锁定在双星系统这一解释上。

研究团队提出,产生快速射电暴的中子星拥有一颗伴星,伴星发生了一次剧烈的星冕物质抛射,抛射出致密且高度磁化的等离子体云。这团物质在数周内恰好穿过观测视线,其强大的磁场和高密度等离子体导致了RM的飙升;当它完全离开视线后,RM便自然回落。这一过程与太阳系内日冕物质抛射影响观测的原理极为相似。

中国科学院院士史生才评价,这项研究清晰揭示了致密磁化等离子体云穿过观测视线的过程,与双星系统中伴星的剧烈活动高度契合,为破解快速射电暴起源之谜迈出了重要一步。

此次突破得益于FAST的超高灵敏度。FRB 20220529信号暗弱,其多数爆发难以被其他望远镜有效探测。FAST如同宇宙“超高清高速摄像机”,捕捉到了完整的微弱信号细节,将快速射电暴的观测从“幻灯片”时代带入“4K电影”时代。

FAST自投入使用以来运行稳定高效,上一个完整观测年总观测时长超过5400小时,世界领先。为应对国际竞争,FAST正稳步推进升级规划,计划在周边建设数十台中等口径天线,构建以FAST为核心的巨型综合孔径阵列,以弥补单口径望远镜在空间分辨率上的局限,并提升观测灵敏度。