原文地址:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/5/500438.shtm
5月12日,《科學》刊發了快速射電暴領域重要發現——《一個重復快速射電暴周湍動環境中的磁場反轉》(Magnetic field reversal in the turbulent environment around a repeating fast radio burst)。之江實驗室研究專家馮毅為論文共同第一作者,之江實驗室計算天文首席科學家李菂為論文共同通訊作者。
快速射電暴(FRB)是宇宙中發生在毫秒時長的、無線電波段最劇烈的爆發現象,對它的觀測為人類探索宇宙奧秘提供了新的窗口。自2007年第一例快速射電暴被發現后,迅速成為天文學家關注的焦點。不過,這一研究領域曾長期受困于樣本太少,關于其起源、演化等方面的研究一度讓天文學家一籌莫展,直到人們觀測到了“重復暴”。
顧名思義,重復暴即“會重復爆發的快速射電暴”。它的出現,讓快速射電暴的研究不再是大海撈針,天文學家可以對特定目標持續檢測,以捕獲更多爆發數據。
馮毅等人此次《科學》論文的研究對象FRB 20190520B,就是由中國天眼FAST“多科學目標同時巡天(CRAFTS)”項目所發現的、世界首例持續活躍重復暴。自其2019年5月20日現身以來,對它的每次監測都有一個或多個望遠鏡探測到其爆發,持續可靠。
利用位于澳大利亞的帕克斯望遠鏡和位于美國的綠岸望遠鏡,李菂領銜的研究團隊對FRB 20190520B進行了長達17個月的監測,并對其偏振性質進行了測量,結果發現,其“法拉第旋轉量”存在巨大變化。
“法拉第旋轉量隱藏了諸多宇宙磁場環境特征,對于射電天文學研究至關重要。”馮毅解釋說,電磁波穿過磁化等離子體會發生振動方向改變,此即法拉第旋轉。快速射電暴在到達地球之前通過宇宙中的等離子體,受磁場影響發生法拉第旋轉,振動方向也隨之變化。并且法拉第旋轉量的數值也指征著電子密度和磁場強度。因此,可以通過分析法拉第旋轉量來反推快速射電暴所經過的宇宙磁場環境。
研究團隊在實驗室智能計算數字反應堆的支持下,利用之江智能計算天文平臺的算法高效處理數據,通過綜合分析發現,FRB 20190520B的法拉第旋轉量經歷了兩次正負值劇烈轉變的過程。
快速射電暴周圍的反轉磁場示意圖。圖片來源:Science ?
“這顯示出它周邊磁場存在著極端反轉,也就意味著FRB 20190520B可能處在雙星系統中,而雙星的伴星可能是黑洞或者大質量恒星。”馮毅表示,這一發現將對快速射電暴起源研究向前推進了重要一步。
“快速射電暴幾乎都處于遙遠的銀河系外,通過認知其周邊環境等間接方法探索其起源是重要的方法。因此,能確定快速射電暴所處系統的環境信息,是一件非常重要的事。”馮毅告訴《中國科學報》,下一步他們將通過繼續監測和計算分析,確定法拉第旋轉量等變化的周期性,以進一步確定它是否處于雙星系統中。