中国天眼FAST联合国际巨镜揭示快速射电暴的磁场反转
发布时间：2023-05-29
5月 12 日，国际顶级学术期刊Science刊发快速射电暴领域重磅发现——《一个重复快速射电暴周湍动环境中的磁场反转》（Magnetic field reversal in the turbulent environment around a repeating fast radio burst）。之江实验室研究专家冯毅为论文共同第一作者，之江实验室计算天文首席科学家李菂为论文共同通讯作者。
ScienceApe供图
快速射电暴（FRB）是宇宙中无线电波段最剧烈的爆发现象，对它的观测为人类探索宇宙奥秘提供了新的窗口。从一次爆发，到多次爆发，再到持续爆发，近年来，全世界大量射电望远镜的拔地而起，快速更新着人类对快速射电暴的观测和认知。此次发表于Science的重磅发现便涉及了横跨地球三大洲的国际大型设备的观测数据。
论文的研究对象FRB 20190520B由中国天眼FAST“多科学目标同时巡天（CRAFTS）”项目所发现，为世界首例持续活跃重复暴。自其2019年5月20日现身以来，每次监测都有一个或多个望远镜探测到其爆发，持续可靠。利用位于澳大利亚的帕克斯望远镜和位于美国的绿岸望远镜，李菂领衔的研究团队对FRB 20190520B进行了长达17个月的监测。“之江实验室智能计算天文平台为天文学研究提供了重要帮助。我们利用AI算法结合之江快速射电暴数据库系统分析快速射电暴信号。未来，之江计算天文平台还将继续推动相关领域的国际合作计划。”李菂表示。
基于长期监测数据，团队对FRB 20190520B的偏振性质进行了测量，发现其法拉第旋转量存在巨大变化。法拉第旋转量，对于大多数人而言颇为陌生，但它隐藏了诸多宇宙磁场环境特征，对于射电天文学研究至关重要。“电磁波穿过磁化等离子体会发生振动方向改变，这被称为法拉第旋转。快速射电暴在到达地球之前会通过宇宙中的等离子体，受磁场影响发生法拉第旋转，振动方向随之变化，抵达地球时的振动方向和刚发出时不一样。因此，可以通过分析法拉第旋转量来反推快速射电暴所经过的宇宙磁场环境。”冯毅解释道。
冯毅进一步指出，法拉第旋转量的数值反映了电子密度和磁场强度，电子密度和磁场强度越大，振动方向旋转的角度越大，对应的法拉第旋转量越大，而法拉第旋转的符号则反映了视线磁场的指向。研究团队在实验室智能计算数字反应堆的支持下，利用之江智能计算天文平台的算法高效处理数据，通过综合分析发现，FRB 20190520B的法拉第旋转量经历了两次正负值剧烈转变的过程。这显示出它周边磁场存在着极端反转，也就意味着FRB 20190520B可能处在双星系统中，而双星的伴星可能是黑洞或者大质量恒星。
这一发现是快速射电暴起源研究向前推进的重要一步。中国天眼发现的首例持续活跃的快速射电暴FRB 20190520B已经催生了一系列重要发现和模型，此次发表的成果也是计算天文领域研究的重要进展。未来，对FRB 20190520B的持续监测有望进一步揭示快速射电暴的起源和环境。
此次成果的艺术想象图：作品选取了南宋画家陈容《九龙图》的局部进行再创作。背景以汹涌波涛象征宇宙空间，并有RM测量点图表于波涛中浮现；主体以环状火焰象征黑洞，与龙星共舞于浑天轨道之上，呼应本次双星环绕磁场反转的观测结果。冯毅供图。
