中國天眼“看到”持續活躍快速射電暴

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6月9日，《自然》發表了一項快速射電暴（FRB）方面的研究成果。在中國天眼（FAST）的加持下，中國科學院國家天文台（以下簡稱國家天文台）等單位的研究人員發現了全球首例持續活躍的重複快速射電暴FRB 20190520B。

這一發現引起天文學家的廣泛興趣。FAST首席科學家、國家天文台研究員李菂表示：“FRB 20190520B有着非常奇特的特性，在國際天文界引起了廣泛關注，開啓了一個新的熱點研究方向。”

它的家在距離我們30億光年的矮星系

快速射電暴是宇宙中一類神秘的爆發現象，可以在一毫秒內爆發出大約太陽一年才能輻射出的能量。2007年被發現以來，快速射電暴一直是天文學最前沿的研究方向之一。

時間回到2019年。那時，論文第一作者、國家天文台牛晨輝博士在處理FAST觀測數據時發現，5月20日的數據存在重複的高色散脈衝。“當時很激動，我們很快排除了這是脈衝星和射電干擾，確定了該脈衝來自一個新的快速射電暴。”牛晨輝説。依照國際慣例，該快速射電暴被命名為FRB 20190520B。

在後續觀測中，研究人員發現FRB 20190520B並不像其他快速射電暴閃爍一次便神龍見首不見尾，而是持續活躍，一直在閃耀。

為找到這一快速射電暴的家，也就是其宿主星系，研究人員邀請美國甚大陣列望遠鏡（VLA）加入了觀測。

由於FAST提供的位置相對精確以及FRB 20190520B非常活躍，研究人員在第一次的VLA觀測中就探測到了來自FRB 20190520B的爆發，並發現了一顆與之對應的緻密的持續射電源。

“這是第二例探測到伴隨有致密射電持續源的快速射電暴。”牛晨輝強調。但是，這個射電持續源的對應體究竟是什麼，研究人員依然未知。

隨後，經研究人員邀請，美國帕洛瑪望遠鏡和凱克望遠鏡、加拿大-法國-夏威夷望遠鏡和日本斯巴魯近紅外光學望遠鏡也加入觀測行列。

“在綜合分析觀測數據後，我們確定FRB 20190520B的家是一個距離我們30億光年的貧金屬矮星系。”牛晨輝説道。

有望建立全新的快速射電暴演化圖景

在得到宿主星系的信息後，研究人員推算出，FRB 20190520B宿主星系貢獻的色散值非常大，遠遠超出了其他已知快速射電暴的對應值。

“色散是電磁波信號在介質中傳播時，與傳播路徑中的介質相互作用，造成信號的高頻成分比低頻成分傳播快的現象。色散能夠記錄快速射電暴在傳播時走過的路。”牛晨輝解釋説，宿主星系貢獻的色散值非常大，意味着FRB 20190520B爆發源附近的電子密度很高、電磁環境非常複雜。

另外，此次FAST發現的FRB 20190520B與美國阿雷西博望遠鏡2016年發現的FRB 20121102A非常相似。二者都極為活躍，都擁有複雜的電磁環境。

更重要的是，FRB 20190520B各方面的特徵都更為極端。比如，FRB 20121102A只是存在爆發活躍期，但是FRB 20190520B從未停止爆發，目前FAST已經探測到了幾百次FRB 20190520B爆發；同時，FRB 20190520B的局部電子密度分佈更加複雜。

牛晨輝表示，綜合FAST的近期觀測數據，FRB 20121102A和FRB 20190520B很可能代表了快速射電暴的演化早期階段，有望揭開快速射電暴起源的神秘面紗。

對此，快速射電暴領域創始人鄧肯·洛裏默評價説：“基於FRB 20190520B這些特徵及其持續射電源的存在，我認為快速射電暴可能有不同的分類。隨着快速射電暴樣本的持續增長，預計未來幾年內，我們能夠撥開快速射電暴神秘的面紗。”

在李菂看來，未來FAST的持續觀測，特別是執行“快速射電暴巡天”優先重大項目，有望建立全新的快速射電暴演化圖景。