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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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中國天眼FAST發(fā)現(xiàn)首例持續(xù)活躍快速射電暴

2022-06-09 國家天文臺

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語音播報

[video:20220609【新聞直播間】中國天眼發(fā)現(xiàn)首例持續(xù)活躍快速射電暴]

　　快速射電暴（FRB）是宇宙中最明亮的射電爆發(fā)現(xiàn)象，在1毫秒的時間內(nèi)釋放出太陽大約一整年才能輻射出的能量。FRB的研究歷程并不長，2007年首次確定了它的存在，2016年探測到第一例重復(fù)爆發(fā)的FRB，打破了人們對FRB的傳統(tǒng)認知，目前該領(lǐng)域已成為天文學最新研究熱點之一。全球已公布了近500例FRB，僅不到10例有活躍爆發(fā)（即在其窗口期內(nèi)頻繁爆發(fā)）。此前并未發(fā)現(xiàn)存在持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴。

　　近日，中國科學院國家天文臺研究員李菂領(lǐng)導的國際團隊，通過中國天眼FAST的“多科學目標同時巡天（CRAFTS）”優(yōu)先重大項目，發(fā)現(xiàn)了迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴 FRB 20190520B。之后該團隊通過組織多臺國際設(shè)備天地協(xié)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(shù)據(jù)，將FRB 20190520B定位于一個距離我們30億光年的貧金屬的矮星系，確認近源區(qū)域擁有目前已知的最大電子密度，并發(fā)現(xiàn)了迄今第二個FRB持續(xù)射電源對應(yīng)體（Persistent Radio Source , PRS）。上述發(fā)現(xiàn)揭示了活躍重復(fù)暴周邊的復(fù)雜環(huán)境有類似超亮超新星爆炸的特征，挑戰(zhàn)了對 FRB 色散分析的傳統(tǒng)觀點，為構(gòu)建快速射電暴的演化模型、理解這一劇烈的宇宙神秘現(xiàn)象打下了基礎(chǔ)。該成果于北京時間2022年6月9日在國際學術(shù)期刊《自然》（Nature）發(fā)表。

　　論文第一作者、中科院國家天文臺青年學者牛晨輝在系統(tǒng)處理FAST數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)現(xiàn)2019年5月20日的數(shù)據(jù)存在重復(fù)的高色散脈沖?；谶@一發(fā)現(xiàn)，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，并探測到了一顆與之對應(yīng)的致密的持續(xù)射電源（PRS）。隨后通過美國帕洛瑪 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(jié)合散射特征，團隊提出宿主星系的色散主要來自鄰近FRB爆發(fā)源的區(qū)域，該區(qū)域高電子密度導致的高色散值也使得FRB 20190520B遠遠偏離經(jīng)典的色散與紅移關(guān)系（如圖1）。

　　此次FAST發(fā)現(xiàn)的FRB 20190520B與美國阿雷西博望遠鏡2016年發(fā)現(xiàn)的FRB 20121102A非常相似。FRB 20121102A是人類發(fā)現(xiàn)的第一個快速射電暴重復(fù)暴和第一個被定位的FRB，也是此前唯一被確認有致密射電源對應(yīng)體的FRB。二者都極為活躍，都擁有復(fù)雜的電磁環(huán)境，而FRB 20190520B各方面的特征都更為極端：例如FRB 20121102A存在爆發(fā)活躍期，但是FRB 20190520B從未停止爆發(fā)，目前FAST已經(jīng)探測到了后者幾百次爆發(fā)。本研究發(fā)現(xiàn)的初步結(jié)果公布后，引起了國際天文界的廣泛關(guān)注，這一重要發(fā)現(xiàn)已經(jīng)催生數(shù)篇創(chuàng)新模型文章，例如散射時標模型、超新星爆炸解釋等。

　　綜合FAST的近期觀測數(shù)據(jù)，F(xiàn)RB 20121102A和FRB 20190520B很可能處在快速射電暴初生階段。FAST的持續(xù)觀測，特別是執(zhí)行“快速射電暴巡天”優(yōu)先重大項目，有望建立全新的FRB演化圖景。

　　FRB領(lǐng)域創(chuàng)始人鄧肯·洛里默對此評價說：“基于FRB 20190520B這些特征及其持續(xù)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(xù)增長，預(yù)計未來幾年內(nèi)，我們能夠撥開快速射電暴神秘的面紗。”

　　FAST“多科學目標同時巡天（CRAFTS）”優(yōu)先重大項目迄今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少6例新的FRB，正在為揭示宇宙中這一神秘現(xiàn)象的機制并推進天文學這一全新領(lǐng)域的研究做出獨特的貢獻。

　　圖1. 從色散-紅移關(guān)系上清晰可見FRB 20190520B擁有最大的宿主星系電子密度。圖中斜線為包含了宇宙主要重子物質(zhì)成分的“Macquart Relation”。

圖2. 夜空下的中國天眼FAST和美國甚大天文陣列望遠鏡（非實景圖）

　　[video:20220609【新聞直播間】中國天眼發(fā)現(xiàn)首例持續(xù)活躍快速射電暴]
　　快速射電暴（FRB）是宇宙中最明亮的射電爆發(fā)現(xiàn)象，在1毫秒的時間內(nèi)釋放出太陽大約一整年才能輻射出的能量。FRB的研究歷程并不長，2007年首次確定了它的存在，2016年探測到第一例重復(fù)爆發(fā)的FRB，打破了人們對FRB的傳統(tǒng)認知，目前該領(lǐng)域已成為天文學最新研究熱點之一。全球已公布了近500例FRB，僅不到10例有活躍爆發(fā)（即在其窗口期內(nèi)頻繁爆發(fā)）。此前并未發(fā)現(xiàn)存在持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴。
　　近日，中國科學院國家天文臺研究員李菂領(lǐng)導的國際團隊，通過中國天眼FAST的“多科學目標同時巡天（CRAFTS）”優(yōu)先重大項目，發(fā)現(xiàn)了迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴 FRB 20190520B。之后該團隊通過組織多臺國際設(shè)備天地協(xié)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(shù)據(jù)，將FRB 20190520B定位于一個距離我們30億光年的貧金屬的矮星系，確認近源區(qū)域擁有目前已知的最大電子密度，并發(fā)現(xiàn)了迄今第二個FRB持續(xù)射電源對應(yīng)體（Persistent Radio Source , PRS）。上述發(fā)現(xiàn)揭示了活躍重復(fù)暴周邊的復(fù)雜環(huán)境有類似超亮超新星爆炸的特征，挑戰(zhàn)了對 FRB 色散分析的傳統(tǒng)觀點，為構(gòu)建快速射電暴的演化模型、理解這一劇烈的宇宙神秘現(xiàn)象打下了基礎(chǔ)。該成果于北京時間2022年6月9日在國際學術(shù)期刊《自然》（Nature）發(fā)表。
　　論文第一作者、中科院國家天文臺青年學者牛晨輝在系統(tǒng)處理FAST數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)現(xiàn)2019年5月20日的數(shù)據(jù)存在重復(fù)的高色散脈沖。基于這一發(fā)現(xiàn)，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，并探測到了一顆與之對應(yīng)的致密的持續(xù)射電源（PRS）。隨后通過美國帕洛瑪 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(jié)合散射特征，團隊提出宿主星系的色散主要來自鄰近FRB爆發(fā)源的區(qū)域，該區(qū)域高電子密度導致的高色散值也使得FRB 20190520B遠遠偏離經(jīng)典的色散與紅移關(guān)系（如圖1）。
　　此次FAST發(fā)現(xiàn)的FRB 20190520B與美國阿雷西博望遠鏡2016年發(fā)現(xiàn)的FRB 20121102A非常相似。FRB 20121102A是人類發(fā)現(xiàn)的第一個快速射電暴重復(fù)暴和第一個被定位的FRB，也是此前唯一被確認有致密射電源對應(yīng)體的FRB。二者都極為活躍，都擁有復(fù)雜的電磁環(huán)境，而FRB 20190520B各方面的特征都更為極端：例如FRB 20121102A存在爆發(fā)活躍期，但是FRB 20190520B從未停止爆發(fā)，目前FAST已經(jīng)探測到了后者幾百次爆發(fā)。本研究發(fā)現(xiàn)的初步結(jié)果公布后，引起了國際天文界的廣泛關(guān)注，這一重要發(fā)現(xiàn)已經(jīng)催生數(shù)篇創(chuàng)新模型文章，例如散射時標模型、超新星爆炸解釋等。
　　綜合FAST的近期觀測數(shù)據(jù)，F(xiàn)RB 20121102A和FRB 20190520B很可能處在快速射電暴初生階段。FAST的持續(xù)觀測，特別是執(zhí)行“快速射電暴巡天”優(yōu)先重大項目，有望建立全新的FRB演化圖景。
　　FRB領(lǐng)域創(chuàng)始人鄧肯·洛里默對此評價說：“基于FRB 20190520B這些特征及其持續(xù)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(xù)增長，預(yù)計未來幾年內(nèi)，我們能夠撥開快速射電暴神秘的面紗。”
　　FAST“多科學目標同時巡天（CRAFTS）”優(yōu)先重大項目迄今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少6例新的FRB，正在為揭示宇宙中這一神秘現(xiàn)象的機制并推進天文學這一全新領(lǐng)域的研究做出獨特的貢獻。
　　圖1. 從色散-紅移關(guān)系上清晰可見FRB 20190520B擁有最大的宿主星系電子密度。圖中斜線為包含了宇宙主要重子物質(zhì)成分的“Macquart Relation”。
　　圖2. 夜空下的中國天眼FAST和美國甚大天文陣列望遠鏡（非實景圖）
　　

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