在探索宇宙奥秘的征程中,一项重大发现再次将“中国天眼”——500米口径球面射电望远镜(FAST)推向了科学前沿。由中国科学院紫金山天文台领衔,联合国内外多家科研机构组成的研究团队,借助“中国天眼”的卓越性能,首次捕捉到重复快速射电暴(FRB)的法拉第旋转量发生剧烈变化并随后恢复的详细过程,为快速射电暴起源于双星系统的假说提供了关键证据。
快速射电暴,这一宇宙中最为神秘的射电爆发现象,以其短暂的持续时间和巨大的能量释放,一直吸引着天文学家的目光。尽管自2007年首次被发现以来,科学界对其起源进行了诸多猜测,但始终缺乏确凿的观测证据。此次,研究团队将目光聚焦于重复快速射电暴FRB 20220529,展开了长达两年多的持续监测。
在监测过程中,法拉第旋转量成为了一个关键参数。这一指标能够反映射电信号传播路径上等离子体的密度与磁场强度,是探测天体周围环境变化的“灵敏探针”。研究团队发现,FRB 20220529的法拉第旋转量在一年半的时间里保持相对稳定,但在2023年12月却出现了急剧飙升,达到了平时变化水平的20倍,随后又在短短两周内迅速回落至正常范围。这一前所未有的现象,为解开快速射电暴的起源之谜提供了重要线索。
通过深入的数据分析和模型比对,科研人员推断,FRB 20220529很可能起源于一个双星系统。双星系统,即两个天体在引力作用下相互环绕、共同运行的系统。研究团队指出,如果FRB 20220529起源于一颗孤立的中子星,那么现有理论无法解释其法拉第旋转量为何会出现如此剧烈且快速的变化。而如果它处于双星系统中,那么来自伴星的剧烈活动或双星轨道的特殊几何结构,则能够自然且合理地解释这一现象。这一发现,无疑为快速射电暴起源于双星系统的假说提供了强有力的支持。
“中国天眼”自投入使用以来,便以其卓越的性能和持续稳定的运行状态,在多个前沿领域取得了突破性成果。除了快速射电暴研究外,它还在纳赫兹引力波探测、脉冲星搜寻、中性氢观测等方面发挥着重要作用。据相关负责人介绍,上一个完整的观测年度,“中国天眼”的总观测时长超过了5400小时,新增科学数据量更是超过了17.5PB,为科学研究提供了丰富的数据资源。
在雷达天文探索方面,“中国天眼”同样展现出了其独特的优势。科学家利用其高灵敏度接收能力,成功将月球雷达成像分辨率从公里量级提高到了10米量级,为月球地质研究、资源勘探等提供了新的研究方式和数据支撑。“中国天眼”还在国内首次探测到了多颗近地小行星,其中包括几颗具有潜在威胁的小行星。通过数据分析,科研人员能够精准地估算出小行星的尺寸形状、自转周期等关键参数,为小行星科学研究和防御提供了重要数据。
面对挑战与局限,“中国天眼”团队并未止步不前。他们正在积极开展关键部件的国产化替代研究,以摆脱部分设备依赖进口的现状。据介绍,目前国产化钢丝绳已经能够满足“中国天眼”的运行性能和可靠性要求,计划在今年进行首次更换。同时,“中国天眼”还在稳步推进升级规划,计划在周边建设数十台中等口径天线,构建全球唯一的巨型综合孔径阵列。这一创新设计将弥补单口径望远镜在空间分辨率上的不足,提升观测灵敏度,进一步巩固我国在中低频射电天文领域的领先地位。









