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科學研究
科研成果
中國天眼FAST發現快速射電暴的新特征
發布日期:2020-11-05瀏覽次數:

FAST望遠鏡2020年初通過國家驗收,并立即向全國天文工作者公開使用。FAST望遠鏡靈敏度高,可觀測其他射電望遠鏡無法探測到的微弱信號。由于FAST工程團隊精確的反射面面型控制和FAST19波束接收機良好的偏振特性,使得FAST成為研究快速射電暴偏振的絕佳利器。FAST通過對快速射電暴深度觀測取得重要科學進展。

1:FAST望遠鏡探測到快速射電暴(攝影:黃琳、楊清亮,王鉑鈞、張春風、姜金辰。后期:崔起生)

快速射電暴于2007年發現,是近年來最熱門的天文學前沿領域之一。人們對其如何在毫秒級的無線電脈沖中釋放極高的能量感到十分困惑。北京時間2020年10月28日和11月4日,國際學術期刊《自然》連續發表我國團隊在快速射電暴方向取得的重要研究成果,其中包括:1.《快速射電暴的偏振曲線多樣性》;2.《銀河系磁星爆發態中沒有射電脈沖》。

圖2:FAST望遠鏡深度觀測(攝影:黃琳、楊清亮,王鉑鈞、張春風、姜金辰。后期:崔起生)

成果1中,研究團隊證認了之前由澳大利亞Parkes望遠鏡發現的快速射電暴FRB180301是一個重復暴。在對其進行長期觀測后,團隊首次發現了快速射電暴的偏振多樣性,特別是發現偏振角(即無線電波的振動方向)在短短的毫秒時間內發生了系統的改變。針對快速射電暴無線電輻射的來源,學術界一直存在兩類觀點的爭論:1)輻射來源于磁星的磁層, 即產生于磁場很強的致密星周圍的強磁場電離環境; 2)輻射來源于激波相互作用驅動的輻射。在此工作之前,偏振角變化的現象僅在一次性爆發源中觀測到兩個事件,而已知的快速射電暴重復爆卻僅僅表現出平坦的偏振角。這些觀測尚無法有效地檢驗這兩類觀點。FRB180301中偏振位置角迅速變化這一發現強烈暗示快速射電暴來源于致密天體的磁層中,并對激波產生機制提出了挑戰。這個發現向理解快速射電暴的物理起源提供了新的線索。

圖3:FRB 180301的偏振多樣性(來源 Luo et al., 2020, Nature)

成果2中,研究團隊對銀河系中離我們約3萬光年的活動磁星SGRJ1935+2154進行了深度觀測。2020年4月,加拿大CHIME望遠鏡和美國STARE2分別探測到了來源于這個磁星的極為明亮的無線電脈沖信號。這個信號與快速射電暴信號十分類似,因此人們認為這個磁星是銀河系內的快速射電暴。由于SGR J1935+2154具有十分頻繁的磁層相關的高能活動,人們懷疑無線電波段爆發是否和高能活動成協?;贔AST的高靈敏度,團隊對該磁星進行了深度觀測,并對其處于高能活動態中的射電脈沖流量給出了最強限制。這一工作證明磁星產生快速射電暴的具體過程必須十分特殊,并不是所有的高能活動都導致快速射電暴的產生。

4:致密星的磁層產生復雜的偏振多樣性的示意圖

北京大學科維理天文與天體物理研究所、中國科學院國家天文臺和美國內華達大學的研究人員在這兩項工作中起到了核心作用。

圖5:費米衛星的29次高能爆發中,沒有無線電爆發對應 (Lin et al., 2020 Nature)






文章鏈接:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2827-2

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2839-y









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