[科普中國(guó)]-快速射電暴

近日，有“中國(guó)天眼”之稱的中國(guó)500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）捷報(bào)頻傳。中國(guó)科學(xué)家利用FAST觀測(cè)數(shù)據(jù)在快速射電暴研究中取得了重大進(jìn)展，10月29日和11月4日各有一篇論文在《自然》雜志發(fā)表。那么什么是快速射電暴？研究它又有怎樣的意義呢？讓我們一起來(lái)了解一下。

一、什么是快速射電暴？

快速射電暴(FRB)是一類高度色散且短時(shí)標(biāo)的射電爆發(fā)現(xiàn)象，有著十分奇異的特性。它們的持續(xù)時(shí)間通常只有幾毫秒,但釋放出的能量卻相當(dāng)于太陽(yáng)在幾天到幾十天釋放能量的總和。自2007年首例快速射電暴被發(fā)現(xiàn)之后，快速射電暴奇異的特性引起了很大的關(guān)注，目前已成為天文中重要的研究方向。

二、快速射電暴的起源

根據(jù)爆發(fā)現(xiàn)象是否會(huì)重復(fù)發(fā)生，快速射電暴可分為重復(fù)暴和非重復(fù)暴。其中重復(fù)暴和非重復(fù)暴可能對(duì)應(yīng)不同的物理過(guò)程，科學(xué)家們提出了許多可能的理論模型。

根據(jù)現(xiàn)有理論，重復(fù)暴可能的產(chǎn)生機(jī)制包括軟伽馬射線重復(fù)暴的強(qiáng)耀發(fā)、脈沖星的巨型脈沖、中子星與小天體的磁撞等過(guò)程。不同于重復(fù)暴，非重復(fù)暴可能起源于那些無(wú)法重復(fù)發(fā)生的事件，雙中子星并合、大質(zhì)量中子星坍縮等災(zāi)變性事件都被認(rèn)為有可能產(chǎn)生非重復(fù)暴。

但也有觀點(diǎn)認(rèn)為已知的非重復(fù)暴可能本質(zhì)上也是重復(fù)暴，只是受限于望遠(yuǎn)鏡靈敏度和觀測(cè)時(shí)間，其重復(fù)信號(hào)未被探測(cè)到，這意味著所有的快速射電暴可能有著相同的物理起源。由此可見，目前快速射電暴的起源問(wèn)題仍沒(méi)有定論，還有待科學(xué)家們進(jìn)一步地深入研究。

三、快速射電暴的研究意義

快速射電暴是人們觀測(cè)到的最神秘的天體爆發(fā)現(xiàn)象之一，很可能對(duì)應(yīng)著某些未知的物理過(guò)程。探尋其背后的起源機(jī)制有助于天文學(xué)家理解宇宙中的能量釋放過(guò)程，并有可能為物理學(xué)研究帶來(lái)新的突破。

此外，快速射電暴有可能成為天文學(xué)家研究宇宙的重要工具。來(lái)自遙遠(yuǎn)天體的快速射電暴可以成為強(qiáng)有力的宇宙學(xué)探針,在宇宙大尺度結(jié)構(gòu)研究、限制愛因斯坦弱等效原理、星系際介質(zhì)磁場(chǎng)研究等重要問(wèn)題上發(fā)揮關(guān)鍵作用。

四、中國(guó)天眼與快速射電暴

快速射電暴的研究離不開射電觀測(cè)設(shè)備，500米口徑的“中國(guó)天眼”作為世界最大的單天線射電望遠(yuǎn)鏡，為射電暴研究提供了強(qiáng)力的支持。隨著2020年1月1日FAST正式開放運(yùn)行，該研究領(lǐng)域的中國(guó)力量也迅速崛起。

2020年5月18日，國(guó)家天文臺(tái)朱煒瑋、李菂等的研究成果論文在《天體物理學(xué)快報(bào)》正式刊發(fā)。他們從FAST海量巡天數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了快速射電暴FRB181123，這是FAST首次發(fā)現(xiàn)新的快速射電暴。

2020年10月29日《自然》雜志刊發(fā)了對(duì)重復(fù)暴FRB180301偏振探測(cè)的成果文章，北京大學(xué)教授、國(guó)家天文臺(tái)研究員李柯伽團(tuán)隊(duì)利用FAST探測(cè)了一例罕見的快速射電暴FRB180301，觀測(cè)了其豐富的偏振特征。

2020年11月4日又有一篇FAST在該領(lǐng)域的成果論文在《自然》雜志刊發(fā)，北京師范大學(xué)林琳、北京大學(xué)張春風(fēng)、國(guó)家天文臺(tái)王培等聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)利用FAST超高的靈敏度對(duì)快速射電暴候選體SGR1935+2154射電波段流量給出了迄今為止最嚴(yán)格的限制。

在這一前沿領(lǐng)域，中國(guó)科學(xué)家與中國(guó)的大科學(xué)設(shè)備發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。相信在科學(xué)家們的努力下，終有一日我們將徹底揭開快速射電暴的神秘面紗。

參考資料：

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