全球首次发现!中国科学院大学,再发Nature

中国科学院大学博士生导师、中国科学院国家天文台研究员、中国天眼首席科学家李菂领导的国际团队,发现了全球迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴 FRB 20190520B。该研究成果2022年6月9日发表于《自然》。

全球首次发现!中国科学院大学,再发Nature

2022年李菂团队研究成果“FAST捕获世界最大快速射电暴样本”入选2021年度中国科学十大进展。

中国“天眼之父”南仁东经常说的一句话是,“FAST是建给下一代的,给更年轻的科学家和后来者”。

在李菂看来,中国天眼代表了中国射电天文学“从追赶到超越的一次尝试”。

快速射电暴

快速射电暴是宇宙中一种神秘的爆发现象,是指在毫秒的时间内,大约太阳一年才能辐射出的能量猛烈爆发出来。2007年,首例被发现的快速射电暴公布。

但这种神秘现象的起源和物理机制,至今是未知的。

由于观测设备更新及新技术应用,此后10余年,快速射电暴的个数,从早期的个位数增长到了目前近500例。早期被发现的快速射电暴,都只探测到一次爆发,被认为具有“不可重复性”。直到2016年,一类可以多次爆发的快速射电暴被重复探测到,固有认知才被打破。作为世界上最大的单口径射电望远镜,FAST在几年前就已经开展了快速射电暴的搜寻工作。

前不久,李菂团队通过FAST的“多科学目标同时巡天”优先重大项目,发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴FRB 20190520B。

全球首次发现!中国科学院大学,再发Nature

中国天眼FAST(下)和美国甚大天文阵列望远镜(上)合成图

“这一观测发现,对于理解FRB的周围环境和物理起源具有非常重要的科学意义,快速射电暴从2007年被发现以来,一直是天文学领域中最前沿的研究方向之一,特别是其物理起源、辐射机制和周围环境,是其中三个亟待解决的关键科学问题。”中国科学技术大学天体物理教授戴子高在该成果的发布会上说。

中国天眼正式运行两年多,其获取的数据催生了超过100篇学术论文。

1996年,国家天文台老一辈的射电天文学家南仁东先生和邱育海先生,前往位于波多黎各岛的阿雷西博望远镜,考察这一巨大射电望远镜。根据当时可预期的现代技术发展前景,结合我国在工程方面的长处和短处,中国天眼的概念,在这两位老天文学家的心中越来越立体。

2007年底,国家发展改革委批复500米口径球面射电望远镜立项建议书。李菂曾在演讲中回忆自己当年参与中国天眼建设时的经历,和他之前见到的天文观测学者的工作“非常不同”。

这些“天眼”建设者们,在贵州山区里搬砖、种树、熔接光纤……主要的工程团队,在6年多的时间里都住板房,室内没有热水和卫生间。哪怕是如此艰苦,所有人仍然“保持着非常好的精神状态”。

由中国FAST望远镜首次发现

在系统处理中国天眼数据的过程中,论文的第一作者牛晨辉发现,2019年5月20日的数据存在重复的高色散脉冲。在排除脉冲星和射电干扰后,研究人员确定,该脉冲来自一个新的快速射电暴,并将其命名为FRB 20190520B。

全球首次发现!中国科学院大学,再发Nature

FAST与FAST首次探测到的FRB 20190520B四次爆发

基于这一发现,李菂团队通过与美国甚大阵列望远镜合作,在2020年7月完成精确定位,探测到了一颗致密的持续射电源。

此后,通过美国帕洛玛200英寸望远镜和凯克望远镜,加拿大-法国-夏威夷望远镜和日本斯巴鲁近红外光学望远镜,研究者们确定了FRB 20190520B的宿主星系和红移。在进一步结合散射特征之后,研究团队发现,FRB 20190520B并不像其他快速射电暴一样具有窗口期,而是持续活跃。

“该成果报告了一个新的快速射电暴,挑战了我们对这些神秘现象宿主星系的认知。FRB 20190520B是中国FAST望远镜首次发现的,随后显示,其平均每10-15分钟重复一次。”美国西弗吉尼亚大学教授、快速射电暴发现人邓肯·洛里默对这一成果作出了评价。

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