記者從中國科學(xué)院紫金山天文臺和國家天文臺獲悉，近日，由紫金山天文臺牽頭，聯(lián)合國內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)組成的研究團(tuán)隊，利用我國500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡中國天眼FAST取得重要突破——在國際上首次捕捉到重復(fù)快速射電暴（FRB）的法拉第旋轉(zhuǎn)量（RM）發(fā)生劇烈躍變并隨后回落的詳細(xì)演化過程。這一獨特發(fā)現(xiàn)結(jié)果為“快速射電暴起源于雙星系統(tǒng)”的假說提供了迄今為止最有力的觀測證據(jù)，相關(guān)研究成果1月16日在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表。

藝術(shù)想象圖：雙星系統(tǒng)中，伴星的星冕物質(zhì)拋射形成磁化等離子體云，穿過地球與快速射電暴源的觀測視線，引發(fā)法拉第旋轉(zhuǎn)量的劇烈變化。

快速射電暴是宇宙中最神秘的射電爆發(fā)現(xiàn)象之一，其持續(xù)時間僅為數(shù)毫秒，卻能在瞬間釋放相當(dāng)于太陽一整周輻射總和的巨大能量。自2007年被首次發(fā)現(xiàn)以來，快速射電暴的起源機(jī)制一直是天體物理學(xué)領(lǐng)域的重要謎團(tuán)?？茖W(xué)界普遍推測其與中子星等致密天體有關(guān)，而部分重復(fù)爆發(fā)的快速射電暴所呈現(xiàn)的爆發(fā)周期性特征，暗示其起源天體可能處于雙星系統(tǒng)中，但長期缺乏直接觀測證據(jù)支撐這一猜想。

為破解這一謎題，研究團(tuán)隊利用中國天眼FAST的超高靈敏度優(yōu)勢，對重復(fù)快速射電暴FRB 20220529開展了2年多的持續(xù)監(jiān)測。

專家稱，在監(jiān)測中很重要的一個參數(shù)就是法拉第旋轉(zhuǎn)量。這個指標(biāo)反映了射電信號傳播路徑上等離子體的密度與磁場強(qiáng)度，它如同一個精準(zhǔn)的“宇宙磁環(huán)境探針”，能幫助科學(xué)家捕捉天體周圍的環(huán)境變化。

科研人員發(fā)現(xiàn)，重復(fù)快速射電暴FRB 20220529的法拉第旋轉(zhuǎn)量在為期一年半的時間里，始終在一定范圍內(nèi)小幅波動，直到2023年12月，一個驚人的現(xiàn)象發(fā)生了。該重復(fù)快速射電暴的法拉第旋轉(zhuǎn)量出現(xiàn)了急劇飆升，是平時變化水平的20倍，隨后又在短短兩周內(nèi)下降，恢復(fù)到了正常波動范圍。這種現(xiàn)象在有記錄的快速射電暴研究史上尚屬首次。

發(fā)生這一現(xiàn)象是什么原因呢？科研團(tuán)隊通過詳細(xì)分析指出，這一現(xiàn)象的核心物理機(jī)制是：一團(tuán)來自快速射電暴起源天體附近的致密磁化等離子體云，在數(shù)周內(nèi)恰好穿過了地球與暴源之間的觀測視線。這一過程與太陽系內(nèi)太陽活動引發(fā)的日冕物質(zhì)拋射極為相似——恒星通過劇烈活動拋射出攜帶磁場的等離子體云，當(dāng)這些物質(zhì)穿過觀測視線時，便會引發(fā)法拉第旋轉(zhuǎn)量的顯著變化。

進(jìn)一步的模型比對與物理分析表明，假設(shè)重復(fù)快速射電暴FRB 20220529起源于一顆孤立的中子星，現(xiàn)有理論無法解釋如此大幅且快速的磁環(huán)境突變；而如果其處于雙星系統(tǒng)中，來自伴星的劇烈活動（如強(qiáng)星冕物質(zhì)拋射）或雙星軌道的特殊幾何結(jié)構(gòu)，就能自然且合理地解釋為什么法拉第旋轉(zhuǎn)量出現(xiàn)了急劇飆升又回落的現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)為快速射電暴起源于雙星系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。