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擴展人類認識射頻宇宙科學(xué)前沿

“中國天眼”探索宇宙奧秘邁出重要一步

　　5月12 日，《科學(xué)》雜志發(fā)表快速射電暴領(lǐng)域最新科研成果。由之江實驗室計算天文首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺研究員李菂領(lǐng)銜的中外科研團隊，對“中國天眼”2019年發(fā)現(xiàn)的世界首例持續(xù)活躍快速射電暴FRB20190520B進行長達17個月的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)重復(fù)快速射電暴周邊存在磁場反轉(zhuǎn)。

　　這是“中國天眼”又一次亮相國際頂級期刊。自2016年9月25日正式啟用以來，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）在快速射電暴領(lǐng)域研究上取得系列重大突破，相關(guān)科研成果多次發(fā)表在《自然》《科學(xué)》等雜志上。此次發(fā)現(xiàn)表明快速射電暴源可能處在雙星系統(tǒng)中，其伴星可能是黑洞或者大質(zhì)量恒星，為揭示快速射電暴的起源和環(huán)境邁出了重要一步。

　　據(jù)了解，快速射電暴（FRB）是一種持續(xù)時間很短、爆發(fā)能量很大的天體現(xiàn)象。它的爆發(fā)強度可以達到太陽光度的數(shù)億倍，是宇宙中最強烈的射電爆發(fā)之一，其物理起源未知。對快速射電暴的研究，開啟了人類探索宇宙奧秘的新視角。

　　李菂帶領(lǐng)團隊發(fā)現(xiàn)了世界首個快速射電暴大樣本集。在迄今發(fā)表的幾百例快速射電暴中，大部分都只是曇花一現(xiàn)再也沒能觀測到其爆發(fā)。美國阿雷西博望遠鏡發(fā)現(xiàn)的FRB20121102A是人們發(fā)現(xiàn)的首個重復(fù)爆發(fā)的快速射電暴。李菂團隊利用FAST捕捉到FRB20121102A的1652個爆發(fā)，超過此前本領(lǐng)域所有文獻中提及的FRB爆發(fā)的總和，并在大樣本中首次發(fā)現(xiàn)FRB能量雙峰結(jié)構(gòu)，論文于2021年發(fā)表在《自然》雜志并入選2021年度“中國科學(xué)十大進展”。

　　探測到首例持續(xù)活躍重復(fù)快速射電暴。李菂團隊利用FAST發(fā)現(xiàn)世界上首例持續(xù)活躍的快速射電FRB20190520B。它的環(huán)境電子密度遠遠超過其他源，是目前已知源中近源電子密度最大的快速射電暴，表明其近源環(huán)境相當復(fù)雜。該團隊還在FRB20190520B位置發(fā)現(xiàn)了一個致密的射電持續(xù)源，這是第二例發(fā)現(xiàn)伴隨致密射電源的快速射電暴。FRB20190520B的持續(xù)活躍推進了對多波段快速射電暴的研究，成為深度了解重復(fù)快速射電暴現(xiàn)象的重要進展。有關(guān)研究成果2022年6月9日在《自然》雜志上發(fā)表。

　　發(fā)現(xiàn)最大快速射電暴偏振樣本。FAST快速射電暴團隊利用FAST長期監(jiān)測活躍的重復(fù)暴FRB20201124A，提供了至今為止最大的FRB偏振樣本，并首次發(fā)現(xiàn)快速射電暴局域環(huán)境中磁場變化的情況，發(fā)現(xiàn)了頻率依賴的偏振振蕩現(xiàn)象，此項研究成果2022年9月21日發(fā)表在《自然》雜志上。

　　構(gòu)建重復(fù)快速射電暴統(tǒng)一圖景。針對FRB20190520B和FRB20201124A等活躍的重復(fù)暴，李菂團隊組織FAST和美國綠岸望遠鏡等大型望遠鏡協(xié)同觀測，揭示了描述快速射電暴周圍環(huán)境的單一參數(shù)“RM彌散”，首次提出重復(fù)快速射電暴偏振頻率演化的統(tǒng)一機制。這項成果于2022年3月18日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表。

　　除在快速射電暴領(lǐng)域取得系列成果外，F(xiàn)AST還在其他核心科學(xué)目標取得了重要進展。2022年1月，F(xiàn)AST利用原創(chuàng)方法精確測量星際磁場登上《自然》雜志封面；2022年10月，F(xiàn)AST探測到目前已知宇宙中最為延展的原子氫氣結(jié)構(gòu)，有關(guān)成果發(fā)表在《自然》雜志上。

　　據(jù)悉，F(xiàn)AST系列成果為最終揭示快速射電暴的起源奠定了觀測基礎(chǔ)，F(xiàn)AST提供的大量數(shù)據(jù)和新的發(fā)現(xiàn)為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了重要支持。FAST精確測量來自深空的射頻信號，正在擴展人類認識射頻宇宙的科學(xué)前沿。（記者 袁航）