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之江实验室计算天文领域首席科学家李菂团队发现首例持续活跃快速射电暴

 发布日期:2022-06-09

近日,之江实验室计算天文领域首席科学家、中国科学院国家天文台李菂研究员领衔的国际团队,通过中国天眼FAST的“多科学目标同时巡天(CRAFTS)”优先重大项目,发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴 FRB 20190520B。该成果于北京时间2022年6月9日发表于国际学术期刊《自然》。

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该团队通过组织多台国际设备天地协同观测,综合射电干涉阵列、光学、红外望远镜以及空间高能天文台的数据,将FRB20190520B定位于一个距离我们30亿光年的贫金属的矮星系,确认近源区域拥有目前已知的最大电子密度,并发现了迄今第二个FRB持续射电源对应体(Persistent Radio Source , PRS)。

上述发现揭示了活跃重复暴周边的复杂环境有类似超亮超新星爆炸的特征,挑战了对 FRB 色散分析的传统观点,为构建快速射电暴的演化模型、理解这一剧烈的宇宙神秘现象打下了基础。

快速射电暴(FRB)是宇宙中最明亮的射电爆发现象,在1毫秒的时间内释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。FRB的研究历程并不长,2007年首次确定了它的存在,2016年探测到第一例重复爆发的FRB,打破了人们对FRB的传统认知,目前该领域已成为天文学最新研究热点之一。全球已公布了近五百例FRB,仅不到10例有活跃爆发(即在其窗口期内频繁爆发)。此前并未发现存在持续活跃的重复快速射电暴。

此次FAST发现的FRB 20190520B与美国阿雷西博望远镜2016年发现的FRB 20121102A非常相似。FRB 20121102A是人类发现的第一个快速射电暴重复暴和第一个被定位的FRB,也是此前唯一被确认有致密射电源对应体的FRB。二者都极为活跃,都拥有复杂的电磁环境,而FRB 20190520B各方面的特征都更为极端:例如FRB 20121102A存在爆发活跃期,但是FRB 20190520B从未停止爆发,目前FAST已经探测到了后者几百次爆发。本研究发现的初步结果公布后,引起了国际天文界的广泛关注,这一重要发现已经催生数篇创新模型文章,例如散射时标模型、超新星爆炸解释等。

综合FAST的近期观测数据,FRB20121102A和FRB 20190520B很可能处在快速射电暴初生阶段。FAST的持续观测,特别是执行“快速射电暴巡天”优先重大项目,有望建立全新的FRB演化图景。

FRB领域创始人邓肯·洛里默对此评价说:“基于FRB 20190520B这些特征及其持续射电源的存在,我认为快速射电暴可能有不同的分类。随着快速射电暴样本的持续增长,预计未来几年内,我们能够拨开快速射电暴神秘的面纱。”

FAST“多科学目标同时巡天(CRAFTS)”优先重大项目迄今已经发现至少6例新FRB,正在为揭示宇宙中这一神秘现象的机制、推进天文学这一全新领域的研究做出独特的贡献。

作为这一重要发现的参与者,之江实验室计算天文团队的冯毅研究员在其于2022年3月18号发表在《科学》杂志上的文章中给出了部分FRB190520B偏振分析的结果,对于揭示FRB 20190520B所处的环境特征有重要帮助。

nature2.jpg夜空下的中国天眼FAST和美国甚大天文阵列望远镜(非实景图)