擴展人類認識射頻宇宙科學前沿
“中國天眼”探索宇宙奧秘邁出重要一步
5月12 日，《科學》雜誌發表快速射電暴領域最新科研成果。由之江實驗室計算天文首席科學家、中國科學院國家天文&&究員李菂領銜的中外科研團隊，對“中國天眼”2019年發現的世界首例持續活躍快速射電暴FRB20190520B進行長達17個月的監測，發現重復快速射電暴周邊存在磁場反轉。
這是“中國天眼”又一次亮相國際頂級期刊。自2016年9月25日正式啟用以來，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）在快速射電暴領域研究上取得系列重大突破，相關科研成果多次發表在《自然》《科學》等雜誌上。此次發現表明快速射電暴源可能處在雙星系統中，其伴星可能是黑洞或者大質量恒星，為揭示快速射電暴的起源和環境邁出了重要一步。
據了解，快速射電暴（FRB）是一種持續時間很短、爆發能量很大的天體現象。它的爆發強度可以達到太陽光度的數億倍，是宇宙中最強烈的射電爆發之一，其物理起源未知。對快速射電暴的研究，開啟了人類探索宇宙奧秘的新視角。
李菂帶領團隊發現了世界首個快速射電暴大樣本集。在迄今發表的幾百例快速射電暴中，大部分都只是曇花一現再也沒能觀測到其爆發。美國阿雷西博望遠鏡發現的FRB20121102A是人們發現的首個重復爆發的快速射電暴。李菂團隊利用FAST捕捉到FRB20121102A的1652個爆發，超過此前本領域所有文獻中提及的FRB爆發的總和，並在大樣本中首次發現FRB能量雙峰結構，論文於2021年發表在《自然》雜誌併入選2021年度“中國科學十大進展”。
探測到首例持續活躍重復快速射電暴。李菂團隊利用FAST發現世界上首例持續活躍的快速射電FRB20190520B。它的環境電子密度遠遠超過其他源，是目前已知源中近源電子密度最大的快速射電暴，表明其近源環境相當複雜。該團隊還在FRB20190520B位置發現了一個緻密的射電持續源，這是第二例發現伴隨緻密射電源的快速射電暴。FRB20190520B的持續活躍推進了對多波段快速射電暴的研究，成為深度了解重復快速射電暴現象的重要進展。有關研究成果2022年6月9日在《自然》雜誌上發表。
發現最大快速射電暴偏振樣本。FAST快速射電暴團隊利用FAST長期監測活躍的重復暴FRB20201124A，提供了至今為止最大的FRB偏振樣本，並首次發現快速射電暴局域環境中磁場變化的情況，發現了頻率依賴的偏振振蕩現象，此項研究成果2022年9月21日發表在《自然》雜誌上。
構建重復快速射電暴統一圖景。針對FRB20190520B和FRB20201124A等活躍的重復暴，李菂團隊組織FAST和美國綠岸望遠鏡等大型望遠鏡協同觀測，揭示了描述快速射電暴周圍環境的單一參數“RM彌散”，首次提出重復快速射電暴偏振頻率演化的統一機制。這項成果於2022年3月18日在《科學》雜誌上發表。
除在快速射電暴領域取得系列成果外，FAST還在其他核心科學目標取得了重要進展。2022年1月，FAST利用原創方法精確測量星際磁場登上《自然》雜誌封面；2022年10月，FAST探測到目前已知宇宙中最為延展的原子氫氣結構，有關成果發表在《自然》雜誌上。
據悉，FAST系列成果為最終揭示快速射電暴的起源奠定了觀測基礎，FAST提供的大量數據和新的發現為相關領域的研究提供了重要支持。FAST精確測量來自深空的射頻信號，正在擴展人類認識射頻宇宙的科學前沿。（記者 袁航）
