天文學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)顯示，至少一部分快速射電暴（FRB）并非來自孤立恒星，而是誕生于兩顆恒星相互環(huán)繞的雙星系統(tǒng)之中，為這一宇宙最神秘的射電爆發(fā)現(xiàn)象提供了迄今最有力的成因線索。

這一成果由包括香港大學(xué)物理系研究人員在內(nèi)的國際團(tuán)隊取得，他們利用位于貴州的中國“天眼”——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），對一例可重復(fù)爆發(fā)的快速射電暴開展了近20個月的不間斷監(jiān)測。觀測結(jié)果表明，在部分事件中，F(xiàn)RB的源頭并非單獨一顆致密天體，而是處于雙星軌道中的一員，其周圍環(huán)境會受到鄰近伴星活動的顯著影響。

研究團(tuán)隊鎖定的目標(biāo)源為FRB 220529A，這是一例來自約25億光年外星系的重復(fù)爆發(fā)源，多次被FAST納入常規(guī)監(jiān)測計劃。起初，該源表現(xiàn)平平，但在歷時17個月的長期跟蹤末期，望遠(yuǎn)鏡記錄到一次極其罕見的偏振信號劇烈變化事件，成為本次突破的關(guān)鍵。

FRB以毫秒級的超短持續(xù)時間和近乎100%的線偏振著稱，其接收到的射電波在穿越磁化介質(zhì)時，會發(fā)生隨頻率變化的偏振平面旋轉(zhuǎn)，即所謂的法拉第旋轉(zhuǎn)，其強弱由“旋轉(zhuǎn)量”（RM）表征。在此次觀測中，科研人員發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RB 220529A的RM在2023年底突然飆升，增幅超過百倍，隨后在短短兩周內(nèi)又迅速回落到原有水平，這一“突升—恢復(fù)”的過程被團(tuán)隊命名為“RM耀斑”。

如此短暫且劇烈的RM變化，指向視線附近突然出現(xiàn)并迅速離開的致密磁化等離子體團(tuán)塊。研究人員提出，自然的解釋是：FRB源附近存在一顆伴星，其發(fā)生類似太陽日冕物質(zhì)拋射（CME）的劇烈活動，噴出的高密度帶電等離子體云短暫掠過視線，從而在FRB爆發(fā)期間對射電偏振產(chǎn)生強烈擾動。

論文共同通訊作者之一、香港大學(xué)天體物理學(xué)講座教授兼香港大學(xué)天文及天體物理研究所創(chuàng)始主任張冰表示，這一發(fā)現(xiàn)為部分可重復(fù)FRB的起源提供了決定性線索。他指出，相關(guān)證據(jù)強烈支持這樣一種情景：FRB源是一顆擁有極強磁場的磁星，而其近旁還存在一顆類似太陽的恒星，兩者共同構(gòu)成一套相互作用活躍的雙星系統(tǒng)。

來自中國科學(xué)院紫金山天文臺和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的論文第一作者李燁介紹，在RM耀斑事件中所需的等離子體團(tuán)塊性質(zhì)，與太陽及其他恒星爆發(fā)CME時拋射物質(zhì)的典型參數(shù)高度一致。盡管這顆伴星在數(shù)十億光年的距離上無法被直接成像確認(rèn)，但通過FAST以及澳大利亞帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡的持續(xù)聯(lián)合觀測，其存在已在射電數(shù)據(jù)中留下了清晰“指紋”。

論文共同第一作者之一、云南大學(xué)教授楊元培指出，以雙星為框架的理論模型能夠很好地再現(xiàn)觀測到的RM劇變與恢復(fù)過程，為該解釋提供了重要理論支撐。另一位共同通訊作者、紫金山天文臺與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的吳學(xué)峰研究員則強調(diào)，這一成果得益于多臺世界一流望遠(yuǎn)鏡的長期協(xié)同投入以及科研團(tuán)隊多年來持續(xù)不斷的觀測與數(shù)據(jù)分析工作。

本次發(fā)現(xiàn)也進(jìn)一步支撐了張冰及其合作者近年來提出的一種統(tǒng)一物理圖景：所有快速射電暴都源自磁星，而是否能夠頻繁重復(fù)爆發(fā)、以及在地球上被探測到的幾率，則可能與磁星是否存在伴星以及雙星系統(tǒng)的幾何構(gòu)型密切相關(guān)。在這一框架下，雙星系統(tǒng)為磁星周圍提供了更為復(fù)雜、多變的等離子體和磁場環(huán)境，從而更易產(chǎn)生高頻率、可重復(fù)的爆發(fā)現(xiàn)象。

編譯自/ScitechDaily