天目Tech为快速射电暴起源研究提供关键观测证据中国天眼与之江实验室成果登上科学

　　快速射电暴，是宇宙中一种遥远的无线电波大爆发，持续时间即便只有几毫秒，也能够释放出相当于太阳在一整天内释放的能量。关于它，依然有许多未解之谜。
　　＂中国天眼＂FAST与之江实验室科研人员创新性地提出了利用重复快速射电暴（Fast Radio Burst, FRB）偏振频率演化关系，研究其周边环境，指出重复快速射电暴处在类似超新星遗迹的复杂环境中。
　　截图来自《科学》官网
　　3月18日，相关成果在线发表于《科学》官网。之江实验室智能计算平台研究中心研究专家冯毅为该论文的唯一第一作者。FAST首席科学家、之江实验室计算天文首席科学家李菂研究员为该论文的唯一通讯作者。
　　快速射电暴示意图 之江实验室供图
　　快速射电暴是什么？
　　快速射电暴是宇宙中一种射电波段的电磁波爆发，能量极强。
　　2007年，射电天文学家Duncan Lorimer教授及其团队首次发现快速射电暴，随后，这种新的天体物理现象成为天文学领域的研究热点。
　　观测发现，一些快速射电暴会重复爆发。作为一类全新的天体物理现象，对于它产生的原因，科学家们有很多理论推测——磁星巨耀发、脉冲星的巨脉冲、中子星穿越小行星带、双黑洞并合等会产生巨大能量的天体活动，都被认为是快速射电暴的可能起源，但目前为止没有一种被公认。
　　寻找来自宇宙深处的快速射电暴源头非常困难。＂基于现有的天文设备条件，很难直接观测到银河系之外的起源细节。＂冯毅说。
　　冯毅解释，绝大多数快速射电暴只在射电波段有信号，缺乏多波段的观测提供额外信息。过去科学家们只能守株待兔地努力确认对应体，然而由于距离太过遥远，即使探测到爆发，也难以确定快速射电暴的基础物理机制。
　　不过，对快速射电暴起源的研究，不仅是满足人类的好奇心，如果弄清其产生机制，可能对物理学和天文学产生革命性的影响。
　　之江实验室供图
　　为快速射电暴起源研究提供关键观测证据
　　＂快速射电暴信号在传播过程中，偏振特征会受到周边星际介质的影响。我们能够通过分析快速射电暴的偏振等特征，限制它的辐射机制，推测它所穿过的介质的磁感应强度和电子数密度等信息。＂李菂指出。
　　2019年以来，团队利用射电望远镜FAST和美国GBT，一共测量了5个快速射电暴，加上国际最新结果总结，一共获得了21个快速射电暴样本。对此进行系统分析后发现，样本集中的重复快速射电暴都呈现出低频线偏振度低，高频线偏振度高的特征。
　　这种特殊的频率演化关系说明，样本集中的快速射电暴暴源所处的环境都很复杂，具有很强的磁场和很高的电子数密度，和超新星遗迹、脉冲星风云的环境特征相吻合。
　　也就是说，这些快速射电暴极有可能处在超新星遗迹、脉冲星风云等环境中。
　　由此，团队创新性地利用偏振频率演化关系研究快速射电暴周边环境，首次提出了能够解释重复快速射电暴偏振频率演化的统一机制，为区分重复快速射电暴起源的众多理论模型提供了关键观测证据。
　　快速射电暴起源推测 之江实验室供图
　　智能计算助力挖掘FAST数据
　　FAST具有极高的灵敏度，能够获得海量的高质量观测数据。对快速射电暴的研究，离不开对大量数据的分析。
　　据了解，下一步，团队将对更大的快速射电暴样本做统计学分析，研究整个快速射电暴族群的性质。FAST的持续深度监测结合其他先进设备，有望在未来2-3年回答关于FRB起源的一系列关键问题，例如重复暴与非重复暴是否有统一的起源。
　　值得一提的是，2021年10月底，之江实验室宣布联合国家天文台，将打造基于FAST的计算天文智能计算平台，借力智能计算与人工智能技术，加速天文领域的科学研究。
　　冯毅为之江实验室科研攻关项目＂天文大数据智能计算与服务平台＂子课题负责人。他介绍，平台一期主要会建设快速射电暴数据库、数据分析可视化平台。建成之后能够对FAST采样数据进行深度挖掘，按需调用算力资源。
　　＂利用智能计算，可以深度挖掘FAST高时频宇宙信号采样数据，探测迄今世界最短时标的天体辐射现象，探索宇宙的‘时间前沿’无人区，力争理解FRB起源。＂李菂说道。