陸天眼新成果發佈 揭示快速射電暴雙星起源關鍵證據

藝術想象圖：雙星系統中，伴星的星冕物質拋射形成磁化等離子體雲，穿過地球與快速射電暴源的觀測視線，引發法拉第旋轉量的劇烈變化。（央視新聞）

據大陸央視新聞報導，中國科學院紫金山天文臺和國家天文臺表示，近日，由紫金山天文臺發起，聯合大陸國內外多家研究機構組成的研究團隊，利用中國500米口徑球面射電望遠鏡中國天眼FAST取得重要突破——在國際上首次捕捉到重複快速射電暴（FRB）的法拉第旋轉量（RM）發生劇烈躍變並隨後回落的詳細演化過程。這一獨特發現結果爲「快速射電暴起源於雙星系統」的假說提供了迄今爲止最有力的觀測證據，相關研究成果1月16日在國際頂級學術期刊《科學》在線上發表。

快速射電暴是宇宙中最神秘的射電爆發現象之一，其持續時間僅爲數毫秒，卻能在瞬間釋放相當於太陽一整週輻射總和的巨大能量。自2007年被首次發現以來，快速射電暴的起源機制一直是天體物理學領域的重要謎團。科學界普遍推測其與中子星等緻密天體有關，而部分重複爆發的快速射電暴所呈現的爆發週期性特徵，暗示其起源天體可能處於雙星系統中，但長期缺乏直接觀測證據支撐這一猜想。

爲破解這一謎題，研究團隊利用中國天眼FAST的超高靈敏度優勢，對重複快速射電暴FRB 20220529開展了2年多的持續監測。

專家稱，在監測中很重要的一個參數就是法拉第旋轉量。這個指標反映了射電信號傳播路徑上等離子體的密度與磁場強度，它如同一個精準的「宇宙磁環境探針」，能幫助科學家捕捉天體周圍的環境變化。

科研人員發現，重複快速射電暴FRB 20220529的法拉第旋轉量在爲期一年半的時間裡，始終在一定範圍內小幅波動，直到2023年12月，一個驚人的現象發生了。該重複快速射電暴的法拉第旋轉量出現了急劇飆升，是平時變化水平的20倍，隨後又在短短兩週內下降，恢復到了正常波動範圍。這種現象在有記錄的快速射電暴研究史上尚屬首次。

發生這一現象是什麼原因呢？科研團隊通過詳細分析指出，這一現象的核心物理機制是：一團來自快速射電暴起源天體附近的緻密磁化等離子體雲，在數週內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太陽活動引發的日冕物質拋射極爲相似——恆星通過劇烈活動拋射出攜帶磁場的等離子體雲，當這些物質穿過觀測視線時，便會引發法拉第旋轉量的顯著變化。

進一步的模型比對與物理分析表明，假設重複快速射電暴FRB 20220529起源於一顆孤立的中子星，現有理論無法解釋如此大幅且快速的磁環境突變；而如果其處於雙星系統中，來自伴星的劇烈活動（如強星冕物質拋射）或雙星軌道的特殊幾何結構，就能自然且合理地解釋爲什麼法拉第旋轉量出現了急劇飆升又回落的現象。這一發現爲快速射電暴起源於雙星系統提供了強有力的證據。