近日，由中國科學院紫金山天文臺牽頭，聯合國內外多家研究機構組成的研究團隊，利用我國500米口徑球面射電望遠鏡（“中國天眼”，FAST）取得重要突破——在國際上首次捕捉到重複快速射電暴（FRB）的法拉第旋轉量（RM）發生劇烈跳變並隨後回落的詳細演化過程快速。這一獨特發現結果為“快速射電暴起源於雙星系統”的假說提供了關鍵的觀測證據，相關研究成果已於北京時間2026年1月16日線上發表在國際學術期刊《科學》（Science）。
快速射電暴是宇宙中最神秘的射電爆發現象之一，其持續時間僅為數毫秒，卻能在瞬間釋放相當於太陽一整週輻射總和的巨大能量快速。自2007年被首次發現以來，這類“宇宙射電脈衝閃”的起源機制一直是天體物理學領域的重要謎團。科學界普遍推測其與中子星等緻密天體有關，而部分重複爆發的快速射電暴所呈現的爆發週期性特徵，暗示其起源天體可能處於雙星系統中，但長期缺乏直接觀測證據支撐這一猜想。
為破解這一謎題，研究團隊利用中國天眼的超高靈敏度優勢，對重複快速射電暴FRB 20220529開展了長達2.2年的持續監測快速。法拉第旋轉量作為反對映電訊號傳播路徑上磁化等離子體密度與磁場強度的關鍵引數，如同一個精準的“宇宙磁環境探針”，能幫助科學家捕捉天體周圍的環境變化。
在為期一年半的常規監測中，FRB 20220529的法拉第旋轉量始終在-300至+300 弧度/平方米的範圍內小幅波動，中位數僅為17 弧度/平方米快速。但在2023年12月，研究團隊觀測到一個突破性現象：該暴源的法拉第旋轉量突然急劇飆升至1977±84 弧度/平方米，達到此前變化水平的約20倍，隨後又在短短兩週內單調下降，逐步恢復至正常波動範圍。這種劇烈、快速且可逆的磁環境變化，在快速射電暴研究史上尚屬首次被記錄。
科研團隊透過詳細分析指出，這一現象的核心物理機制是：一團來自快速射電暴起源天體附近的緻密磁化等離子體雲，在數週內恰好穿過了地球與暴源之間的觀測視線快速。這一過程與太陽系內太陽活動引發的“日冕物質拋射”極為相似——恆星透過劇烈活動拋射出攜帶磁場的等離子體雲，當這些物質穿過觀測視線時，便會引發法拉第旋轉量的顯著變化。
進一步的模型比對與物理分析表明，若FRB 20220529起源於一顆孤立的中子星，現有理論無法解釋如此大幅且快速的磁環境突變；而如果其處於雙星系統中，來自伴星的劇烈活動（如星冕物質拋射）或雙星軌道的特殊幾何結構，能自然且合理地產生觀測到的法拉第旋轉量“跳變-回落”事件快速。這一發現為快速射電暴的“雙星起源”模型提供了強有力的觀測支撐。
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“快速射電暴的起源機制一直是天體物理領域的重大謎題，其毫秒級持續時間內釋放的巨大能量，暗示著極端的物理環境與輻射機制快速。而此次中國天眼捕捉到的法拉第旋轉量 20 倍飆升與快速回落，清晰揭示了緻密磁化等離子體雲穿過觀測視線的過程，這與雙星系統中伴星的劇烈活動高度契合，為我們破解快速射電暴起源之謎邁出了重要一步。”中國科學院院士、紫金山天文臺研究員史生才說。
“這一成果令人振奮，它彰顯了中國天眼在開展長期監測觀測方面的強大實力快速。將中國天眼這類高效能裝置，與加拿大氫強度測繪實驗望遠鏡（CHIME）等巡天裝置相結合，我們對這類奇特天體的認知將持續實現跨越式提升。”西弗吉尼亞大學物理學與天文學系教授鄧肯・洛裡默說。
值得關注的是，FRB 20220529屬於訊號闇弱的暴源，其多數爆發難以被其他望遠鏡有效探測快速。此次突破的取得，既得益於中國天眼無與倫比的靈敏度——能捕捉到極微弱的射電訊號。此外，也離不開研究團隊創新的資料處理方法，從海量觀測資料中精準提取出關鍵偏振資訊。在事件發生前後，科研團隊與中國天眼執行和發展中心高效協同，及時調整觀測策略，確保了整個演化過程的資料完整性，充分展現了我國大科學裝置的技術優勢與科研團隊的協作能力。
本項研究由中國科學院紫金山天文臺、中國科學技術大學、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（其所屬的Parkes望遠鏡提供重要觀測支撐）、雲南大學、中國科學院國家天文臺、香港大學等機構合作完成快速。專案得到中國天眼快速射電暴優先和重大專案、中國天眼執行和發展中心的支援。
作為我國自主設計、建造並執行的世界最大單口徑射電望遠鏡，中國天眼自投入使用以來，已在納赫茲引力波探測、脈衝星搜尋、快速射電暴研究、中性氫觀測等多個前沿領域持續產出突破性成果快速。這不僅大幅提升了我國在全球射電天文領域的學術話語權與國際影響力，更以實打實的觀測資料和科學發現，彰顯了我國自主重大科技基礎設施的核心實力 —— 從關鍵技術自主可控到科學產出持續領跑，中國天眼用實踐證明了我國在高階科技裝備研發與基礎研究領域的硬實力，為人類探索宇宙未知、拓展認知邊界貢獻了獨具價值的中國智慧與中國方案。
為進一步鞏固我國在中低頻射電天文領域的核心領先地位，積極應對國際同行的激烈競爭，中國天眼正穩步推進升級規劃快速。根據方案，專案將在中國天眼周邊建設數十臺中等口徑天線，構建全球唯一、以中國天眼為核心的巨型綜合孔徑陣列。這一創新設計將徹底彌補單口徑望遠鏡在空間解析度上的天然侷限，同時提升觀測靈敏度，實現綜合觀測效能的質的飛躍。升級完成後，中國天眼將成為功能更加強大的 “宇宙超級探針”，為科學家深入理解快速射電暴起源，以及破解困擾學界已久哈勃常數危機和迷失重子物質問題等一系列天體物理核心謎題提供觀測支撐，推動我國射電天文學研究向更高水平、更深層次邁進，持續鞏固我國在該領域的國際領先優勢，推動我國射電天文學研究向更高水平、更深層次邁進，為人類探索宇宙的宏偉事業注入更持久、更強勁的中國力量。
作者快速：吳月輝
來源快速：人民日報客戶端
