洪恒飛 肖樂 科技日報(bào)記者 江耘
3月18日，之江實(shí)驗(yàn)室計(jì)算天文研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志刊登研究論文，首次提出了能夠解釋重復(fù)快速射電暴偏振頻率演化的統(tǒng)一機(jī)制，指出重復(fù)快速射電暴處在類似超新星遺跡的復(fù)雜環(huán)境中，為區(qū)分重復(fù)快速射電暴起源的眾多理論模型提供了關(guān)鍵觀測證據(jù)。
快速射電暴是一種遙遠(yuǎn)宇宙中的無線電波大爆發(fā)，持續(xù)時(shí)間僅幾毫秒，卻能夠釋放出相當(dāng)于太陽在一整天內(nèi)釋放的能量。自2007年，射電天文學(xué)家Duncan Lorimer教授團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)快速射電暴以來，這一天體物理現(xiàn)象成為天文學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
以往，經(jīng)科學(xué)家們觀測發(fā)現(xiàn)，一些快速射電暴會(huì)重復(fù)爆發(fā)。而對于這個(gè)宇宙深處“神秘信號”的起源，科學(xué)家們有很多理論推測。磁星巨耀發(fā)、脈沖星的巨脈沖、中子星穿越小行星帶、雙黑洞并合……這些會(huì)產(chǎn)生巨大能量的天體活動(dòng)都被認(rèn)為可能是快速射電暴的起源。
“基于現(xiàn)有的天文設(shè)備條件，很難直接觀測到銀河系之外的來源。”該論文第一作者、之江實(shí)驗(yàn)室智能計(jì)算平臺研究中心研究專家馮毅介紹，絕大多數(shù)快速射電暴只在射電波段有信號，缺乏多波段的觀測提供額外信息。過去是守株待兔式地確認(rèn)對應(yīng)體，然而由于距離太過遙遠(yuǎn)，即使探測到爆發(fā)，也難以確定快速射電暴的基礎(chǔ)物理機(jī)制。
“快速射電暴在傳播過程中，偏振特征會(huì)受到周邊星際介質(zhì)的影響，我們能夠從快速射電暴的偏振數(shù)據(jù)中限制它的輻射機(jī)制，也能夠推測它所穿過的介質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電子數(shù)密度等信息?！痹谘芯窟^程中，馮毅發(fā)現(xiàn)，對快速射電暴偏振性質(zhì)的精確測量將極大地推進(jìn)對快速射電暴環(huán)境及其起源的理解進(jìn)程。
利用射電望遠(yuǎn)鏡“中國天眼”FAST和美國GBT對一組重復(fù)快速射電暴脈沖的偏振特征進(jìn)行系統(tǒng)分析后，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，樣本集中的重復(fù)快速射電暴都呈現(xiàn)出低頻線偏振度低，高頻線偏振度高的特征。
馮毅解釋道，這種特殊的頻率演化關(guān)系說明，樣本集中的快速射電暴暴源所處的環(huán)境都很復(fù)雜，具有很強(qiáng)的磁場和很高的電子數(shù)密度，和超新星遺跡、脈沖星風(fēng)云的環(huán)境特征相吻合，意味著這些快速射電暴極有可能處在超新星遺跡、脈沖星風(fēng)云等環(huán)境中。
論文通訊作者、之江實(shí)驗(yàn)室計(jì)算天文首席科學(xué)家李菂研究員表示，這項(xiàng)工作為構(gòu)建完整的快速射電暴起源模型提供了重要的觀測基礎(chǔ)。FAST的持續(xù)深度監(jiān)測結(jié)合其他先進(jìn)設(shè)備，有望在未來2-3年回答關(guān)于快速射電暴起源的一系列關(guān)鍵問題，例如“重復(fù)暴與非重復(fù)暴是否有統(tǒng)一的起源”等。
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