图片来源：Y. Liu, X. Yang, Y.F. Liang, W.L. Zhang and Y. Li (PMO)

一个国际天文学家团队，包括香港大学物理系的研究人员，发现了第一个决定性的证据，证明至少有一些快速射电爆发（FRB）起源——来自遥远星系的短暂但强大的无线电波闪光——存在于双星系统中。这意味着FRB源并不像之前假设的那样是一颗孤立的恒星，而是双星系统的一部分，其中两颗恒星相互绕轨道运行。

利用位于贵州的500米口径球面望远镜（FAST），也被称为“我国天眼”，该团队检测到一个独特的信号，表明附近有一颗伴星围绕FRB源运行。

这一发现发表在《科学》杂志上，是基于近20个月对位于约25亿光年外的活跃重复FRB的监测。

一个罕见的信号：RM耀斑

无线电波偏振特性的变化可以揭示FRB源周围的环境。该团队观察到了一种罕见的现象，称为“RM耀斑”——无线电信号极化特性的突然而剧烈的变化，可能是由污染FRB源环境的伴星日冕物质抛射（CME）引起的。

“这一发现为至少一些重复FRB的起源提供了明确的线索，”香港大学物理系天体物理学讲座教授、香港天文与天体物理研究所创始主任、论文通讯作者张兵教授说。

“证据强烈支持一个包含磁星的双星系统——一颗具有极强磁场的中子星，以及一颗像我们的太阳一样的恒星。”

使用FAST监测重复FRB

快速射电爆发是来自我们银河系之外的毫秒长但异常明亮的射电闪光。虽然大多数FRB只观察到一次，但有一小部分会重复，这为长期研究提供了难得的机会，并使检测到随时间推移的异常变化成为可能。

自2020年以来，FAST通过张兵教授共同领导的FRB重点科学项目对这些重复来源进行了密切监测。

FRB 220529A 是FAST持续监测的活跃重复FRB之一。

张兵教授说：“FRB 220529A被监测了几个月，最初看起来没什么异常。”。“然后，经过17个月的长期观察，真正令人兴奋的事情发生了。”

通过空间追踪信号

FRB以其接近100%的线性偏振而闻名。当无线电波穿过磁化等离子体时，它们的偏振角会随频率旋转，这种效应被称为法拉第旋转，由旋转测量（RM）测量。

该论文的第一作者、紫金山天文台和我国科技大学的叶莉博士说：“在2023年底附近，我们检测到RM突然增加了100多倍。

“RM随后在两周内迅速下降，恢复到之前的水平。我们称之为'RM耀斑'。”

这种短暂的RM变化与短暂穿过视线的密集磁化等离子体是一致的。

张兵教授解释说：“一个自然的解释是，附近的一颗伴星喷射出了这种等离子体。”。

“这样的模型很好地解释了观测结果，”云南大学教授、该论文的共同第一作者杨元培教授说。“所需的等离子体团与太阳和银河系其他恒星发射的日冕物质抛射是一致的。”

尽管在这个距离上无法直接观测到伴星，但通过FAST和澳大利亚帕克斯望远镜的连续无线电观测发现了它的存在。

主要通讯作者、紫金山天文台和我国科技大学的吴雪峰教授说：“这一发现是通过使用世界上最好的望远镜进行坚持不懈的观测和我们专门的研究团队的不懈努力实现的。”。

这一发现还支持了张兵教授及其合作者最近提出的统一物理图像，其中所有FRB都起源于磁星，二元系统中的相互作用实现了更频繁、重复爆发的首选几何结构。

对重复FRB的持续长期监测可能会揭示这些神秘来源中常见的二元系统。

BY：phys

FY：Astronomical volunteer team

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天文学家利用我国天眼揭示快速射电爆发的二元起源