中新網北京6月9日電 (記者 孫自法)一個是宇宙中最神秘、最明亮的射電爆發現象——快速射電暴(FRB)，一個是世界最大單口徑望遠鏡、被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)，這兩者強強互動、科學“碰撞”，會產生什么樣的天文“火花”一直備受矚目。
來自中國科學院國家天文臺的最新消息說，“中國天眼”首席科學家李菂研究員領導的國際團隊，通過“中國天眼”的“多科學目標同時巡天”(CRAFTS)優先重大項目，觀測發現了首例、也是迄今唯一一例持續活躍的重復快速射電暴，命名編號為“FRB 20190520B”。
FAST與FAST首次探測到的FRB 20190520B四次爆發。 國家天文臺 供圖研究團隊之后通過組織多臺國際設備天地協同觀測，綜合射電干涉陣列、光學、紅外望遠鏡以及空間高能天文臺的數據，將FRB 20190520B定位于一個距離地球30億光年的貧金屬的矮星系，確認其近源區域擁有目前已知的最大電子密度，并發現迄今第二個快速射電暴持續射電源對應體(PRS)。
這一璀璨天文“火花”的重要發現，揭示出活躍重復暴周邊的復雜環境有類似超亮超新星爆炸的特征，挑戰了對快速射電暴色散分析的傳統觀點，為構建快速射電暴的演化模型、理解這一劇烈的宇宙神秘現象奠定堅實基礎。該研究成果論文，北京時間6月8日夜間在國際著名學術期刊《自然》在線發表。
“中國天眼”(FAST)(下)和美國甚大天文陣列望遠鏡(VLA)(上)合成圖。 國家天文臺 供圖首例持續活躍快速射電暴如何被發現
論文第一作者、中科院國家天文臺青年學者牛晨輝博士介紹說，快速射電暴可在1毫秒的時間內釋放出太陽大約一整年才能輻射出的能量，2007年才首次確定它的存在，2016年探測到第一例重復爆發的快速射電暴，打破了人們對其傳統認知。目前，該領域已成為天文學最新研究熱點之一，全球已公布近500例快速射電暴，僅不到10例有活躍爆發(即在其窗口期內頻繁爆發)，但此前并未發現存在持續活躍的重復快速射電暴。
他在系統處理“中國天眼”探測數據的過程中，發現2019年5月20日的數據存在重復的高色散脈沖，并依慣例命名為FRB 20190520B，這例快速射電暴在最初被探測到時，就表現出活躍的跡象。基于這一發現，研究團隊通過與美國甚大陣列望遠鏡合作，在2020年7月完成亞角秒量級的精確定位，并探測到一顆與之對應的致密的持續射電源。
論文作者代表、中科院國家天文臺朱煒瑋研究員、李菂研究員、牛晨輝博士、蔡肇偉研究員(從左至右)合影。 中新社記者 孫自法 攝隨后，研究團隊通過美國帕洛瑪200英寸望遠鏡和凱克望遠鏡、加拿大-法國-夏威夷望遠鏡和日本斯巴魯近紅外光學望遠鏡，確定了FRB 20190520B的宿主星系和紅移，推導出其宿主星系貢獻了總色散值的80%，為目前已知所有快速射電暴源中最高。
進一步結合散射特征，研究團隊提出宿主星系的色散主要來自鄰近快速射電暴爆發源的區域，該區域高電子密度導致的高色散值也使得FRB 20190520B遠遠偏離經典的色散與紅移關系。
論文通訊作者、中科院國家天文臺李菂研究員(左)和論文第一作者、中科院國家天文臺牛晨輝博士合影。 中新社記者 孫自法 攝與之前美國發現相似快速射電暴有何異同
牛晨輝指出，此次“中國天眼”發現的FRB 20190520B與美國阿雷西博望遠鏡之前發現的FRB 20121102A非常相似。FRB 20121102A是人類發現的第一個快速射電暴重復暴和第一個被定位的快速射電暴，也是此前唯一被確認有致密射電源對應體的快速射電暴。
兩者都極為活躍，都擁有復雜的電磁環境，而FRB 20190520B各方面的特征都更為極端：例如FRB 20121102A存在爆發活躍期，但FRB 20190520B從未停止爆發，截至目前，“中國天眼”已經探測到后者幾百次爆發。
牛晨輝總結稱，作為首例持續活躍重復快速射電暴，FRB 20190520B是目前唯一沒有觀察到停止爆發的快速射電暴。FRB 20190520B近源位置的電子密度為迄今最高，擁有非常復雜的電磁環境，并是迄今第二例發現伴隨有射電持續源的快速射電暴。
他認為，FRB 20190520B與FRB 20121102A具有很大相似度，有可能代表了快速射電暴的演化早期階段，有望幫助揭開快速射電暴起源的神秘面紗。
論文第一作者、中科院國家天文臺牛晨輝博士介紹“中國天眼”發現首例持續活躍重復快速射電暴成果。 中新社記者 孫自法 攝“中國天眼”這項重要發現有哪些意義？
基于“中國天眼”探測數據的這項重要發現研究初步結果公布后，引起國際天文界的廣泛關注，以其為基礎已經催生包括散射時標模型、超新星爆炸解釋等數篇創新模型文章。
李菂研究員表示，綜合“中國天眼”近期觀測數據，FRB 20121102A和FRB 20190520B很可能處在快速射電暴初生階段。“中國天眼”的持續觀測，特別是執行“快速射電暴巡天”優先重大項目，有望建立全新的快速射電暴演化圖景。
他透露，“中國天眼”的“多科學目標同時巡天”優先重大項目迄今已經發現至少6例新快速射電暴，正在為揭示宇宙中這一神秘現象的機制、推進天文學這一全新領域的研究做出獨特貢獻。
論文通訊作者、中科院國家天文臺李菂研究員介紹“中國天眼”發現首例持續活躍重復快速射電暴成果。 中新社記者 孫自法 攝針對快速射電暴是否為外星人聯系地球信號等廣泛猜測和“中國天眼”明確列入“參與地外文明搜尋”科學目標的關聯議題，李菂認為，雖然超出人類目前認知邊界的各種超自然現象，未被納入學界的主流框架，但為人們提供了足夠的想象空間。
快速射電暴發現人、美國西弗吉尼亞大學教授鄧肯·洛里默評價稱，基于新的快速射電暴FRB 20190520B特征及其持續射電源的存在，他認為快速射電暴有可能來自多種天體，可能有不同的分類。隨著快速射電暴樣本的持續增長，預計未來幾年內，就能夠詳細解釋快速射電暴耐人尋味的天體類別。
快速射電暴理論專家、美國圣路易斯華盛頓大學教授喬納森·卡茨說，FRB 20190520B這個發現幫助了解快速射電暴周邊環境，進而揭示其輻射機制。
中國科學技術大學天文系教授戴子高指出，FRB 20190520B研究表明其周圍環境似乎特別致密并且被高度磁化，進而意味著該暴的起源天體(現在廣泛認為是中子星)比較年輕，并且可能處于雙星系統或者超新星遺跡之中，這對于理解快速射電暴的周圍環境和物理起源具有重要科學意義。
中科院國家天文臺臺長常進院士表示，FRB 20190520B的發現雖具有一定偶然性，但更是中國持續增加大科學裝置投入取得突破的必然，得益于幾代天文人的貢獻付出。他希望不久的將來，在暗物質、中性氫、引力波探測等世界科技前沿領域，中國科學家能取得更多原創性重大發現成果，實現更大科研突破。(完)