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中新網北京12月26日電 (記者 孫自法)在“天外來客”的快速射電暴(FRB)研究領域,罕見的重復快速射電暴最受關注,它們有何共同特征也吸引天文學家持續聚焦研究。

來自中國科學院國家天文臺的消息說,該臺研究員李菂團隊通過系統分析被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)的快速射電暴觀測數據,精細刻畫出動態宇宙的射頻偏振特征,最新研究揭示圓偏振可能是重復快速射電暴的共有特征。

這一重要天文觀測發現及研究的成果論文,北京時間12月26日以封面文章形式在中國科技期刊卓越行動計劃綜合性領軍期刊《科學通報》(Science Bulletin)發表。天文學家認為,該成果將加深人們對于快速射電暴輻射機制的了解,并有望最終揭示這一神秘天體物理現象的起源。

中科院國家天文臺介紹說,快速射電暴(FRB)是宇宙中射電波段最強烈的爆發現象,其在毫秒量級的時標內可以釋放太陽一天、一月甚至一年的能量,與之對應的輻射機制與起源則尚未可知。自2007年人類發表第一例快速射電暴以來,也催生出一個飛速發展的全新天文觀測研究領域。到目前為止,已有超過600個快速射電暴源被探測到,其中絕大多數只有一次探測,不到5%的快速射電暴觀測到重復爆發,當中不到10例相對活躍。

同時,作為電磁波的基本屬性之一,偏振攜帶著光源本征的輻射特征以及光線傳播環境的關鍵信息。一般的光源,包括白織燈和大多數恒星例如太陽,屬于非偏振光源,而在幾乎所有重復爆發的快速射電暴中都曾探測到線偏振,但圓偏振較為罕見,此前只有一例重復暴FRB 20201124A中有圓偏振的報道。

李菂團隊指出,本次系統分析研究中,FRB 20121102A是第一例被發現的重復暴。FRB 20190520B是“中國天眼”巡天發現的首例持續活躍重復暴。作為數百例快速射電暴中唯二的擁有射電持續源(PRS)的爆發源,它們可能代表了特殊的起源或者特殊的演化階段。通過深度監測,“中國天眼”捕獲到這兩源的極端活躍期,積累了大量寶貴觀測數據,使研究人員得以嘗試精細刻畫動態宇宙中這一神秘現象的偏振特征。

在此基礎上,科研團隊通過系統分析“中國天眼”對FRB 20121102A和FRB 20190520B的觀測數據,發現這兩個重復暴均有不到5%的少量爆發存在圓偏振輻射特征,圓偏振度最高可達64%。如此高的圓偏振度限制了圓偏振來自多路徑傳播,其可能的機制有極端磁場環境中的“法拉第轉換”或者是快速射電暴源的本征特征。據團隊目前測算,圓偏振在非重復快速射電暴脈沖中出現的概率高于重復暴。顯示無論哪種機制,重復暴產生圓偏振的條件更為苛刻。

李菂團隊表示,基于“中國天眼”觀測數據的這項發現,將有圓偏振重復暴的樣本數量從1增加到3。同時,作為為數不多的活躍重復暴,FRB 20121102A、FRB 20190520B和FRB 20201124A圓偏振的探測暗示,圓偏振可能是重復快速射電暴的共有特征。

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