原標(biāo)題：中國天眼FAST發(fā)現(xiàn)世界首例持續(xù)活躍重復(fù)快速射電暴
圖為“中國天眼”全景（無人機(jī)照片）。新華社記者 歐東衢 攝
新華網(wǎng)北京6月9日電（王瑩）記者從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，近日，國家天文臺李菂研究員帶領(lǐng)的國際團(tuán)隊(duì)，通過中國天眼FAST的“多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天”優(yōu)先重大項(xiàng)目，在國際上首次發(fā)現(xiàn)了迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴FRB 20190520B。
之后團(tuán)隊(duì)通過組織多臺國際設(shè)備天地協(xié)同觀測，綜合射電干涉陣列、光學(xué)、紅外望遠(yuǎn)鏡以及空間高能天文臺的數(shù)據(jù)，將FRB 20190520B定位于一個(gè)距離我們30億光年的貧金屬的矮星系，確認(rèn)近源區(qū)域擁有目前已知的最大電子密度，并發(fā)現(xiàn)了迄今第二個(gè)快速射電暴持續(xù)射電源對應(yīng)體。
上述發(fā)現(xiàn)揭示了活躍重復(fù)暴周邊的復(fù)雜環(huán)境有類似超亮超新星爆炸的特征，挑戰(zhàn)了對快速射電暴色散分析的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，為構(gòu)建快速射電暴的演化模型、理解這一劇烈的宇宙神秘現(xiàn)象打下了基礎(chǔ)。該成果于北京時(shí)間2022年6月9日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表。
快速射電暴（FRB）是宇宙中最明亮的射電爆發(fā)現(xiàn)象，在1毫秒的時(shí)間內(nèi)釋放出太陽大約一整年才能輻射出的能量。快速射電暴的研究歷程并不長，2007年國際上首次確定了它的存在，2016年探測到第一例重復(fù)爆發(fā)的快速射電暴，打破了人們對快速射電暴的傳統(tǒng)認(rèn)知，目前該領(lǐng)域已成為天文學(xué)最新研究熱點(diǎn)之一。
據(jù)科研人員介紹，全球已公布了近五百例快速射電暴，僅不到10例有活躍爆發(fā)（即在其窗口期內(nèi)頻繁爆發(fā)）。此前并未發(fā)現(xiàn)存在持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴。
對于中國科學(xué)家此次發(fā)現(xiàn)的迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴FRB 20190520B。論文第一作者、國家天文臺青年學(xué)者牛晨輝分享了發(fā)現(xiàn)歷程。
從色散-紅移關(guān)系上清晰可見FRB 20190520B擁有最大的宿主星系電子密度。中科院國家天文臺供圖
牛晨輝介紹，在系統(tǒng)處理FAST數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)現(xiàn)2019年5月20日的數(shù)據(jù)存在重復(fù)的高色散脈沖。基于這一發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)通過與美國甚大陣列望遠(yuǎn)鏡合作，在2020年7月完成亞角秒量級的精確定位，并探測到了一顆與之對應(yīng)的致密的持續(xù)射電源。
隨后通過美國帕洛瑪200英寸望遠(yuǎn)鏡和凱克望遠(yuǎn)鏡，加拿大-法國-夏威夷望遠(yuǎn)鏡和日本斯巴魯近紅外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡確定了FRB 20190520B的宿主星系和紅移，推導(dǎo)出其宿主星系貢獻(xiàn)了總色散值的80%，為目前已知所有快速射電暴源中最高。
進(jìn)一步結(jié)合散射特征，團(tuán)隊(duì)提出宿主星系的色散主要來自鄰近快速射電暴爆發(fā)源的區(qū)域，該區(qū)域高電子密度導(dǎo)致的高色散值也使得FRB 20190520B遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離經(jīng)典的色散與紅移關(guān)系。
據(jù)李菂研究員介紹，此次FAST發(fā)現(xiàn)的FRB 20190520B與美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡2016年發(fā)現(xiàn)的FRB 20121102A非常相似。FRB 20121102A是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)快速射電暴重復(fù)暴和第一個(gè)被定位的快速射電暴，也是此前唯一被確認(rèn)有致密射電源對應(yīng)體的快速射電暴。
“二者都極為活躍，都擁有復(fù)雜的電磁環(huán)境，而FRB 20190520B各方面的特征都更為極端。例如FRB 20121102A存在爆發(fā)活躍期，但是FRB 20190520B從未停止爆發(fā)，目前FAST已經(jīng)探測到了后者幾百次爆發(fā)。本研究發(fā)現(xiàn)的初步結(jié)果公布后，引起了國際天文界的廣泛關(guān)注，這一重要發(fā)現(xiàn)已經(jīng)催生數(shù)篇?jiǎng)?chuàng)新模型文章，例如散射時(shí)標(biāo)模型、超新星爆炸解釋等。”李菂說。
李菂還表示，綜合FAST的近期觀測數(shù)據(jù)，F(xiàn)RB 20121102A和FRB 20190520B很可能處在快速射電暴初生階段。FAST的持續(xù)觀測，特別是執(zhí)行“快速射電暴巡天”優(yōu)先重大項(xiàng)目，有望建立全新的快速射電暴演化圖景。
對于中國科學(xué)家的此次發(fā)現(xiàn)，快速射電暴領(lǐng)域創(chuàng)始人鄧肯·洛里默評價(jià)說：“基于FRB 20190520B這些特征及其持續(xù)射電源的存在，我認(rèn)為快速射電暴可能有不同的分類。隨著快速射電暴樣本的持續(xù)增長，預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)，我們能夠撥開快速射電暴神秘的面紗。”
據(jù)悉，F(xiàn)AST“多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天”優(yōu)先重大項(xiàng)目迄今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少6例新快速射電暴，正在為揭示宇宙中這一神秘現(xiàn)象的機(jī)制、推進(jìn)天文學(xué)這一全新領(lǐng)域的研究做出獨(dú)特的貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞： 20190520
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