距離地球30億光年！中國天眼發現首例持續活躍重復快速射電暴

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6月9日，《自然》發表了一項快速射電暴方面的研究成果。在中國天眼(FAST)的加持下，中科院國家天文臺等單位的研究人員發現了全球首例持續活躍的重復快速射電暴 FRB 20190520B。

這一發現引起天文學家的廣泛興趣。用中國天眼首席科學家、中科院國家天文臺研究員李菂的話說，“FRB 20190520B有著非常奇特的特性，在國際天文界引起了廣泛關注，開啟了一個新的熱點研究方向。”

它的家在距離我們30億光年的矮星系

快速射電暴(FRB)是宇宙中一類神秘的爆發現象，可以在一毫秒內爆發出大約太陽一年才能輻射出的能量。2007年被發現以來，快速射電暴一直是天文學最前沿的研究方向之一。

時間回到2019年。那時，論文第一作者、國家天文臺牛晨輝博士在處理FAST觀測數據時發現，5月20日的數據存在重復的高色散脈沖。“當時很激動，我們很快排除了這是脈沖星和射電干擾，確定了該脈沖來自一個新的快速射電暴。”牛晨輝說。依照國際慣例，該快速射電暴被以探測日期命名為FRB 20190520B。

在后續觀測中，研究人員發現FRB 20190520B并不像其他快速射電暴閃爍一次便神龍見首不見尾，而是持續活躍，一直在閃耀。

為找到這一快速射電暴的家，也就是其宿主星系，研究人員邀請了美國甚大陣列望遠鏡(VLA)加入觀測。

由于FAST提供的位置相對精確以及FRB 20190520B非?；钴S，研究人員在第一次的VLA觀測中就探測到了來自FRB 20190520B的爆發，并發現了一顆與之對應的致密的持續射電源。

“這是第二例探測到伴隨有致密射電持續源的快速射電暴。”牛晨輝強調。但是，這個射電持續源的對應體究竟是什么，研究人員依然未知。

隨后，經研究人員邀請，美國帕洛瑪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也加入觀測行列。

“在綜合分析觀測數據后，我們確定FRB 20190520B的‘家’是一個距離我們30億光年的貧金屬矮星系。”牛晨輝說道。

有望建立全新的快速射電暴演化圖景

在得到宿主星系的信息后，研究人員推算出，FRB 20190520B宿主星系貢獻的色散值非常大，遠遠超出了其他已知快速射電暴的對應值。

“色散是電磁波信號在介質中傳播時，與傳播路徑中的介質相互作用，造成信號的高頻成分比低頻成分傳播快的現象。色散能夠記錄快速射電暴在傳播時走過的路。”牛晨輝解釋說，宿主星系貢獻的色散值非常大，意味著FRB 20190520B爆發源附近的電子密度很高、電磁環境非常復雜。

另外，此次FAST發現的FRB 20190520B與美國阿雷西博望遠鏡2016年發現的FRB 20121102A非常相似。二者都極為活躍，都擁有復雜的電磁環境。

更重要的是，FRB 20190520B各方面的特征都更為極端。比如，FRB 20121102A只是存在爆發活躍期，但是FRB 20190520B從未停止爆發，目前FAST已經探測到了幾百次FRB 20190520B爆發;同時，FRB 20190520B的局部電子密度分布更加復雜。

牛晨輝表示，綜合FAST的近期觀測數據，FRB 20121102A和FRB 20190520B很可能代表了快速射電暴的演化早期階段，有望揭開快速射電暴起源的神秘面紗。

對此，快速射電暴領域創始人鄧肯·洛里默評價說：“基于FRB 20190520B這些特征及其持續射電源的存在，我認為快速射電暴可能有不同的分類。隨著快速射電暴樣本的持續增長，預計未來幾年內，我們能夠撥開快速射電暴神秘的面紗。”

在李菂看來，未來FAST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。(陸成寬)