極目星河深處 求索未解之謎（科技自立自強）

本報記者 吳月輝

圖為“中國天眼”饋源艙。 新華社記者 歐東衢攝

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快速射電暴是宇宙中最神秘的射電爆發現象之一，其持續時間僅為數毫秒，卻能在瞬間釋放相當于太陽一整周輻射總和的巨大能量。如何解開這類“宇宙射電脈沖閃”的起源機制謎團？1月16日，由中國科學院紫金山天文臺牽頭，聯合中國科學院國家天文臺等國內外多家研究機構組成的研究團隊在貴州省平塘縣宣布，“中國天眼”找到了快速射電暴起源關鍵證據。

1月16日，由中國科學院紫金山天文臺牽頭，聯合中國科學院國家天文臺等國內外多家研究機構組成的研究團隊在貴州省平塘縣宣布，利用“中國天眼”——500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)首次捕捉到重復快速射電暴(FRB)的法拉第旋轉量發生劇烈躍變并隨后回落的詳細演化過程，為“快速射電暴起源于雙星系統”的假說提供了關鍵觀測證據。相關研究成果已在線發表于國際學術期刊《科學》。

捕捉到法拉第旋轉量急劇飆升又回落，找到快速射電暴起源關鍵證據

快速射電暴是宇宙中最神秘的射電爆發現象之一，其持續時間僅為數毫秒，卻能在瞬間釋放相當于太陽一整周輻射總和的巨大能量。自2007年被首次發現以來，這類“宇宙射電脈沖閃”的起源機制一直是天體物理學領域的重要謎團。科學界普遍推測其與中子星等致密天體有關，而部分重復爆發的快速射電暴所呈現的爆發周期性特征，暗示其起源天體可能處于雙星系統中，但長期缺乏直接觀測證據支撐這一猜想。

為破解這一謎題，利用“中國天眼”的超高靈敏度優勢，研究團隊對重復快速射電暴FRB 20220529開展了2年多的持續監測。

中國科學院紫金山天文臺副臺長、論文通訊作者吳雪峰介紹，“在監測中很重要的一個參數就是法拉第旋轉量。這個指標反映了射電信號傳播路徑上等離子體的密度與磁場強度，它如同一個精準的‘宇宙磁環境探針’，能幫助科學家捕捉天體周圍的環境變化?！?/p>

科研人員發現，重復快速射電暴FRB 20220529的法拉第旋轉量在為期一年半的時間里，始終在一定范圍內小幅波動。直到2023年12月，該重復快速射電暴的法拉第旋轉量出現了急劇飆升，是平時變化水平的20倍，隨后又在短短兩周內下降，恢復到了正常波動范圍。這種現象在有記錄的快速射電暴研究史上尚屬首次。

隨后，通過數據分析，以及進一步的模型比對與物理分析，科研人員判定，重復快速射電暴FRB 20220529應起源于雙星系統中。

雙星系統是指兩個天體在引力作用下相互吸引、彼此環繞公共質心運行的系統。“假設重復快速射電暴FRB 20220529起源于一顆孤立的中子星，現有理論無法解釋如此大幅且快速的磁環境突變；而如果其處于雙星系統中，來自伴星的劇烈活動(如星冕物質拋射)或雙星軌道的特殊幾何結構，就能自然且合理地解釋為什么法拉第旋轉量出現了急劇飆升又回落的現象?！眳茄┓逭f，這一發現為快速射電暴起源于雙星系統提供了強有力的證據。

發現納赫茲引力波、探測小行星，“中國天眼”持續產生突破性成果

“自2020年通過國家驗收后，‘中國天眼’一直保持穩定高效的運行狀態，產生的科學數據逐年增長。上一個完整的觀測年度，‘中國天眼’總觀測時長超過5400小時，新增科學數據量超過17.5PB(拍字節)?！薄爸袊煅邸边\行和發展中心副主任孫京海說。

孫京海介紹，“中國天眼”一直堅持開放共享的運行模式，“我們絕大多數的觀測時間都是用于支持常規項目，還有優先和重大項目，在本觀測季里還新增了重點項目的支持類別?！睋y計，在“中國天眼”的用戶里，中國科學院國家天文臺以外的用戶占比超過67%；在常規項目的觀測里，面向全球征集和提供的觀測時長超過10%。

作為中國自主設計、建造并運行的世界最大單口徑射電望遠鏡，“中國天眼”自投入使用以來，已在納赫茲引力波探測、脈沖星搜尋、快速射電暴研究、中性氫觀測等多個前沿領域持續產出突破性成果。在2025年度基于“中國天眼”的觀測數據產生了一系列重要科研成果，其中就包括在脈沖星領域發現了罕見的毫秒脈沖星和氦星系統。

在雷達天文探索方面，科學家還利用“中國天眼”開展了近地天體和小行星的探測。

“利用‘中國天眼’的高靈敏度接收能力，我們目前已經將月球雷達成像分辨率從公里量級提高到了10米量級?！睂O京海說，“而且，在這個波段我們可以穿透月球表面，去研究月球淺表層的地質結構，為后續進一步開展月球地質研究、資源勘探等提供新的研究方式以及數據支撐?！?/p>

“中國天眼”在國內首次探測到多顆近地小行星，孫京海透露，其中包括幾顆潛在威脅的小行星?！巴ㄟ^數據分析，能夠精準地估算出小行星的尺寸形狀、自轉周期等，同時也能反演出它的三維形狀，為進一步推進小行星科學研究，包括小行星防御提供重要數據支撐。”孫京海說。

“中國天眼”正穩步推進升級規劃，將成為“宇宙超級探針”

從關鍵技術自主可控到科學產出持續領跑，“中國天眼”用實踐證明了我國在高端科技裝備研發與基礎研究領域的硬實力，為人類探索宇宙未知、拓展認知邊界貢獻了獨具價值的中國智慧與中國方案。

盡管“中國天眼”已經表現優異，但挑戰與局限始終存在。孫京海表示，為擺脫部分設備依賴進口的現狀，團隊正在積極開展包括高性能接收機、鋼絲繩以及促動器等關鍵部件的國產化替代研究。

孫京海說：“通過多輪次的實驗，證明目前國產化鋼絲繩已經能夠滿足‘中國天眼’的運行性能以及可靠性要求。我們計劃在今年3、4月份，首次更換國產化鋼絲繩來支撐運行?！?/p>

此外，據“中國天眼”運行和發展中心相關負責人介紹，“中國天眼”正穩步推進升級規劃。根據規劃方案，項目將在“中國天眼”周邊建設數十臺中等口徑天線，構建全球唯一、以“中國天眼”為核心的巨型綜合孔徑陣列。

這一創新設計將彌補單口徑望遠鏡在空間分辨率上的天然局限，同時提升觀測靈敏度，實現綜合觀測性能質的飛躍，進一步鞏固我國在中低頻射電天文領域的領先地位，積極應對國際同行的激烈競爭。

中國科學院國家天文臺副臺長、“中國天眼”運行和發展中心主任姜鵬說：“2025年，我們已完成了兩臺核心陣列天線的建設，并且研制部署了常溫的低噪聲陣列接收機。同時，我們將兩臺天線和‘中國天眼’進行了聯合觀測實驗，成功獲取了干涉條紋?！?/p>

升級完成后，“中國天眼”將成為功能更加強大的“宇宙超級探針”，為科學家深入理解快速射電暴起源，以及破解困擾學界已久的哈勃常數危機和迷失重子物質問題等一系列天體物理謎題提供觀測支撐，推動我國射電天文學研究向更高水平、更深層次邁進，為人類探索宇宙注入更持久、更強勁的中國力量。

《 人民日報 》( 2026年01月19日 11 版)