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“中國天眼”觀測快速射電暴取得系列成果:揭示其密近環(huán)境的動態(tài)演化

2022/9/22 10:33:51 來源:IT之家 作者:遠(yuǎn)洋 責(zé)編:遠(yuǎn)洋

IT之家 9 月 22 日消息,據(jù)中科院國家天文臺官網(wǎng)消息,中國天眼 FAST 快速射電暴優(yōu)先和重大項目科學(xué)研究團隊利用中國科學(xué)院國家天文臺運行的 FAST,開展了對 FRB 20201124A 的深度觀測,獲得了迄今為止最大的快速射電暴偏振觀測樣本,首次探測到了距離快速射電暴中心僅 1 個天文單位(即太陽到地球的距離)的周邊環(huán)境的磁場變化,對確定快速射電暴中心引擎機制邁出關(guān)鍵一步。該成果于北京時間 9 月 21 日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

快速射電暴(fast radio burst,F(xiàn)RB)是宇宙中偶發(fā)的射電爆發(fā)事件。在幾毫秒時間內(nèi),它們所釋放的射電波段的能量,相當(dāng)于全世界當(dāng)前總發(fā)電量累計幾百億年的總和,但目前快速射電暴的物理起源仍然不清楚,其中心機制尚屬未知??焖偕潆姳┯?2007 年首次被報道發(fā)現(xiàn),迄今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾百個。

此次研究團隊使用 FAST 對位于銀河系外的 FRB20201124A 進(jìn)行了長期監(jiān)測,在 54 天共計 82 小時觀測中測到了來自這個快速射電暴的 1863 個爆發(fā)脈沖信號,它的高事件率使其成為最活躍的幾個重復(fù)暴之一。基于這一迄今為止最大的快速射電暴偏振觀測樣本,該研究團隊取得了若干重要發(fā)現(xiàn),均屬于國際首次。該團隊“拍攝”到了 FRB 法拉第旋轉(zhuǎn)量(這可以幫助測量環(huán)境中的磁場強度)動態(tài)演化的“電影”,首次發(fā)現(xiàn)了法拉第旋轉(zhuǎn)量的奇異演化行為,即在前 36 天里法拉第旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)了無規(guī)律的短時標(biāo)演化,而在隨后的 18 天里幾乎不變;首次發(fā)現(xiàn)了 FRB 的猝滅現(xiàn)象,即 FRB 20201124A 從保持高事件率態(tài)到在 72 小時內(nèi)突然熄滅;首次在 FRB 中探測到了與之前所有 FRB 都顯著不同的高圓偏振度脈沖,其最高值達(dá)到了 75%;首次發(fā)現(xiàn)頻率依賴的偏振振蕩現(xiàn)象。這些現(xiàn)象都說明了在這個 FRB 周圍 1 個天文單位的環(huán)境是非常復(fù)雜并且在動態(tài)演化著的。通過偏振振蕩現(xiàn)象,該團隊對這個 FRB 周圍 1 個天文單位的環(huán)境的磁場給出直接限制,達(dá)到了高斯量級以上。通過國際合作,該團隊使用美國 10 米凱克光學(xué)望遠(yuǎn)鏡(Keck)對這個 FRB 的宿主星系進(jìn)行了深度觀測,發(fā)現(xiàn)其宿主星系是約銀河系尺度大小、富金屬的棒旋星系,并且發(fā)現(xiàn)這個 FRB 所在區(qū)域恒星密度較低,處于旋臂之間,距離星系中心中等距離,表明該 FRB 并非起源于大質(zhì)量恒星極端爆炸導(dǎo)致的超亮超新星或伽馬射線暴后形成的年輕磁星。

目前,中國天眼 FAST 快速射電暴優(yōu)先和重大項目科研團隊近百人在緊密合作,期待找到?jīng)Q定快速射電暴核心物理過程和能源機制的直接觀測證據(jù),引導(dǎo)國際多波段聯(lián)合觀測,早日揭示快速射電暴的物理起源。

IT之家了解到,中國天眼即 500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,F(xiàn)AST),位于中國貴州省黔南布依族苗族自治州境內(nèi),是中國國家“十一五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目。500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡于 2011 年 3 月 25 日動工興建,于 2016 年 9 月 25 日進(jìn)行落成啟動儀式,該科技基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)入試運行、試調(diào)試工作;于 2020 年 1 月 11 日通過中國國家驗收工作,正式開放運行。

500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡開創(chuàng)了建造巨型望遠(yuǎn)鏡的新模式,建設(shè)了反射面相當(dāng)于 30 個足球場的射電望遠(yuǎn)鏡,靈敏度達(dá)到世界第二大望遠(yuǎn)鏡的 2.5 倍以上,大幅拓展人類的視野,用于探索宇宙起源和演化。

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