天文學(xué)家在神秘的快速射電暴周圍發(fā)現(xiàn)極端扭曲的磁場

由NAOC的Di Li博士領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們在快速射電暴FRB 20190520B周圍發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極端的場逆轉(zhuǎn)，表明該信號可能通過一個(gè)湍流的、磁化的等離子體場。這一發(fā)現(xiàn)使我們更接近于了解這些強(qiáng)烈的宇宙爆炸的起源，可能與黑洞或大質(zhì)量恒星有關(guān)。

快速射電暴(FRBs)是無線電波段中最明亮的毫秒級宇宙爆炸。它們的未知起源給天文學(xué)和物理學(xué)帶來了挑戰(zhàn)。

共生射電天文FAST調(diào)查(CRAFTS)是五百米球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)的一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目，它發(fā)現(xiàn)了世界上第一個(gè)持續(xù)活躍的重復(fù)FRB，被稱為FRB 20190520B。現(xiàn)在這個(gè)FRB提供了線索，可能有助于澄清FRB的起源。

由中國科學(xué)院國家天文臺領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)對FRB 20190520B進(jìn)行了監(jiān)測，使用了澳大利亞的帕克斯望遠(yuǎn)鏡和美國的綠岸望遠(yuǎn)鏡(GBT)。綜合分析結(jié)果顯示，在這個(gè)不斷爆發(fā)的源頭周圍出現(xiàn)了極端的場反轉(zhuǎn)。

這項(xiàng)研究基于三大洲的觀測工作，于5月11日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

與所有其他的FRB不同，F(xiàn)RB 20190520B產(chǎn)生了爆裂，每次被觀測時(shí)，至少有一臺，有時(shí)是多臺望遠(yuǎn)鏡可以探測到。這種可靠性使它成為多波段跟蹤觀測研究的理想目標(biāo)。

"帕克斯望遠(yuǎn)鏡共探測到來自FRB 20190520B的113個(gè)爆發(fā)，超過了以前在帕克斯發(fā)現(xiàn)的快速射電爆發(fā)數(shù)量的總和，凸顯了FRB 20190520B的價(jià)值，"帕克斯FRB 20190520B項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人、西悉尼大學(xué)的Shi Dafu博士說。

通過對GBT和Parkes的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，現(xiàn)在浙江實(shí)驗(yàn)室工作的NAOC博士畢業(yè)生Yi Feng博士和來自西弗吉尼亞大學(xué)(WVU)的Anna-Thomas女士測量了它的偏振特性，發(fā)現(xiàn)法拉第旋轉(zhuǎn)量(RM)兩次以戲劇性的方式改變了其符號：從~10,000單位到~10,000單位，反之亦然。其他主要貢獻(xiàn)者包括加州理工學(xué)院的Liam Connor博士和西弗吉尼亞大學(xué)的Sarah Burke-Spolaor博士。

在突發(fā)信號的傳播過程中，偏振特性會(huì)受到周圍等離子體的影響。RM可以由磁場和電子密度的積分乘積來近似表示。該研究的通訊作者Di Li博士說："RM的變化可以由任何一個(gè)因素引起，但符號變化必須來自于磁場的逆轉(zhuǎn)，因?yàn)殡娮用芏炔荒茏兂韶?fù)值。"

這種逆轉(zhuǎn)可能是通過位于FRB源的10-5到100準(zhǔn)秒之間的湍流、磁化的等離子體屏幕傳播的結(jié)果。該研究的共同作者、云南大學(xué)的楊元培教授說："重復(fù)的快速射電暴周圍磁場的湍流成分可能像毛線球一樣混亂。"產(chǎn)生這種混亂的可能情況包括信號穿過一個(gè)同伴的光環(huán)，無論是黑洞還是有風(fēng)的大質(zhì)量恒星。了解FRB周圍磁化環(huán)境的劇烈變化是了解這種宇宙爆炸起源的重要一步。