“中国天眼”观测快速射电暴取得系列成果:揭示其密近环境的动态演化

2022/9/22 10:33:51 来源:IT之家 作者:远洋 责编:远洋

IT之家 9 月 22 日消息,据中科院国家天文台官网消息,中国天眼 FAST 快速射电暴优先和重大项目科学研究团队利用中国科学院国家天文台运行的 FAST,开展了对 FRB 20201124A 的深度观测,获得了迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本,首次探测到了距离快速射电暴中心仅 1 个天文单位(即太阳到地球的距离)的周边环境的磁场变化,对确定快速射电暴中心引擎机制迈出关键一步。该成果于北京时间 9 月 21 日在国际学术期刊《自然》上发表。

快速射电暴(fast radio burst,FRB)是宇宙中偶发的射电爆发事件。在几毫秒时间内,它们所释放的射电波段的能量,相当于全世界当前总发电量累计几百亿年的总和,但目前快速射电暴的物理起源仍然不清楚,其中心机制尚属未知。快速射电暴于 2007 年首次被报道发现,迄今已经发现了几百个。

此次研究团队使用 FAST 对位于银河系外的 FRB20201124A 进行了长期监测,在 54 天共计 82 小时观测中测到了来自这个快速射电暴的 1863 个爆发脉冲信号,它的高事件率使其成为最活跃的几个重复暴之一。基于这一迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本,该研究团队取得了若干重要发现,均属于国际首次。该团队“拍摄”到了 FRB 法拉第旋转量(这可以帮助测量环境中的磁场强度)动态演化的“电影”,首次发现了法拉第旋转量的奇异演化行为,即在前 36 天里法拉第旋转出现了无规律的短时标演化,而在随后的 18 天里几乎不变;首次发现了 FRB 的猝灭现象,即 FRB 20201124A 从保持高事件率态到在 72 小时内突然熄灭;首次在 FRB 中探测到了与之前所有 FRB 都显著不同的高圆偏振度脉冲,其最高值达到了 75%;首次发现频率依赖的偏振振荡现象。这些现象都说明了在这个 FRB 周围 1 个天文单位的环境是非常复杂并且在动态演化着的。通过偏振振荡现象,该团队对这个 FRB 周围 1 个天文单位的环境的磁场给出直接限制,达到了高斯量级以上。通过国际合作,该团队使用美国 10 米凯克光学望远镜(Keck)对这个 FRB 的宿主星系进行了深度观测,发现其宿主星系是约银河系尺度大小、富金属的棒旋星系,并且发现这个 FRB 所在区域恒星密度较低,处于旋臂之间,距离星系中心中等距离,表明该 FRB 并非起源于大质量恒星极端爆炸导致的超亮超新星或伽马射线暴后形成的年轻磁星。

目前,中国天眼 FAST 快速射电暴优先和重大项目科研团队近百人在紧密合作,期待找到决定快速射电暴核心物理过程和能源机制的直接观测证据,引导国际多波段联合观测,早日揭示快速射电暴的物理起源。

IT之家了解到,中国天眼即 500 米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST),位于中国贵州省黔南布依族苗族自治州境内,是中国国家“十一五”重大科技基础设施建设项目。500 米口径球面射电望远镜于 2011 年 3 月 25 日动工兴建,于 2016 年 9 月 25 日进行落成启动仪式,该科技基础设施进入试运行、试调试工作;于 2020 年 1 月 11 日通过中国国家验收工作,正式开放运行。

500 米口径球面射电望远镜开创了建造巨型望远镜的新模式,建设了反射面相当于 30 个足球场的射电望远镜,灵敏度达到世界第二大望远镜的 2.5 倍以上,大幅拓展人类的视野,用于探索宇宙起源和演化。

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