FAST“中国天眼”新发现：终结天文界持续多年的一场争论 |射电波|天体物理|磁星|

快速射电暴，广袤宇宙中一种射电波瞬间暴发的现象，其持续时间极短，通常只有几毫秒。它们往往“神龙见首不见尾” ，出现一次，便再无踪迹。
过去十几年，天文学家一直在收集相关信息，只为探求真相：到底是谁发出了这种电波？如此快速闪现的射电波究竟包含了什么信息？
10月29日和11月5日，利用500米口径球面射电望远镜（FAST），科学家在国际科学期刊《自然》杂志上分别发表了2篇关于快速射电暴的研究成果，这口被喻为“中国天眼”的大锅， “看到”了这种毫秒电波起源的一些蛛丝马迹。

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【FAST“中国天眼”新发现：终结天文界持续多年的一场争论】
图片来源：quantamagazine.org
几毫秒释放地球上几百亿年的发电量
2007年，天文学家在分析澳大利亚64米射电望远镜于2001年记录的信号时，首次发现了这种毫秒电波。它表现为一个持续时间很短、非常明亮的射电脉冲辐射，科学家将这种毫秒闪现的电波形象地称为快速射电暴。
可别小瞧这几毫秒的闪现，虽然它存在的时间非常短，但能量特别高。在这几毫秒的时间里，它可以把地球上几百亿年的发电量，完全以射电波的形式释放掉。
“我们认为，快速射电暴是由自然的天体物理过程产生的。根据探测的辐射特征和观测特性，我们觉得它应该来自磁星的磁层。 ”北京大学教授、中国科学院国家天文台研究员李柯伽说。
磁星是宇宙中一类致密天体，它的周围有着特别强的磁场。
事实上，关于快速射电暴的来源，主流的理论假说可以分为两派。一派认为它来自磁星的磁层；另一派则认为，某些致密天体爆发会产生激波，快速射电暴便来源于激波相互作用驱动的辐射。
然而这些理论仍只是假设，快速射电暴的来源仍然是个谜团。为何它如此难以探寻根源？“快速射电暴几毫秒间就消失了，非常难以捕获。因此，这个问题几乎是天文学中最难的问题之一。 ”中国科学院国家天文台研究员韩金林说。
经过大约10年的探测，天文学家收集了大约150多个快速射电暴的爆发源，通过测量信号穿过星系际和银河系介质的效应，可以断定这些爆发源中的绝大多数不在银河系内。
2017年，天文学家捕获到一个毫秒射电暴发，它竟然在几个小时内重复了几次。天文学家利用全世界多台大型射电望远镜联合探测，并利用几毫秒的记录信号进行快速定位，终于将这个重复暴发的快速射电暴的爆发源定位到距离地球30亿光年的一个星系内。
为两大派系理论争锋一锤定音
过去，因为我国没有大型射电望远镜，中国天文学家无法拿到第一手资料，所以在这个前沿领域的研究中，他们多是侧重于理论研究。
FAST在探测快速射电暴方面具有无可比拟的优势。 “‘中国天眼’的接收面积非常大，超高的灵敏度使其能够看到其他望远镜看不到的、比较弱的脉冲辐射。 ”李柯伽说。
2019年，天文学家利用FAST观测了一个爆发源FRB 180301 。 2018年3月1日，澳大利亚首次探测到了这个爆发源，研究人员希望能够确定这个爆发源是否会重复暴发。幸运的是， 2019年7月16日，在2小时观测中，研究团队如愿探测到了4次暴发。
但随后在9月11日4个小时的观测中，研究团队竟然什么信号也没有探测到。经过研究，他们发现澳大利亚报告的爆发源位置有误差，随后调整了观测策略，将望远镜对准位置调正，并记录偏振信号。在2019年10月6日和7日， FAST在6个小时内探测到11次暴发。
统计下来，在共计12个小时的观测时间里， FAST探测到了15次暴发，每次电波闪现的强度曲线也各不相同。 “这个爆发源与30亿光年外的那个爆发源距离类似、射电暴发率类似，但强度上要弱很多。 ”韩金林说。