觀察發現快速射電暴或源自雙星系統中的磁星伴侶

天文學家最新發現顯示，至少一部分快速射電暴（FRB）并非來自孤立恒星，而是誕生于兩顆恒星相互環繞的雙星系統之中，為這一宇宙最神秘的射電爆發現象提供了迄今最有力的成因線索。

這一成果由包括香港大學物理系研究人員在內的國際團隊取得，他們利用位于貴州的中國“天眼”——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），對一例可重復爆發的快速射電暴開展了近20個月的不間斷監測。觀測結果表明，在部分事件中，FRB的源頭并非單獨一顆致密天體，而是處于雙星軌道中的一員，其周圍環境會受到鄰近伴星活動的顯著影響。

研究團隊鎖定的目標源為FRB 220529A，這是一例來自約25億光年外星系的重復爆發源，多次被FAST納入常規監測計劃。起初，該源表現平平，但在歷時17個月的長期跟蹤末期，望遠鏡記錄到一次極其罕見的偏振信號劇烈變化事件，成為本次突破的關鍵。

FRB以毫秒級的超短持續時間和近乎100%的線偏振著稱，其接收到的射電波在穿越磁化介質時，會發生隨頻率變化的偏振平面旋轉，即所謂的法拉第旋轉，其強弱由“旋轉量”（RM）表征。在此次觀測中，科研人員發現，FRB 220529A的RM在2023年底突然飆升，增幅超過百倍，隨后在短短兩周內又迅速回落到原有水平，這一“突升—恢復”的過程被團隊命名為“RM耀斑”。

如此短暫且劇烈的RM變化，指向視線附近突然出現并迅速離開的致密磁化等離子體團塊。研究人員提出，自然的解釋是：FRB源附近存在一顆伴星，其發生類似太陽日冕物質拋射（CME）的劇烈活動，噴出的高密度帶電等離子體云短暫掠過視線，從而在FRB爆發期間對射電偏振產生強烈擾動。

論文共同通訊作者之一、香港大學天體物理學講座教授兼香港大學天文及天體物理研究所創始主任張冰表示，這一發現為部分可重復FRB的起源提供了決定性線索。他指出，相關證據強烈支持這樣一種情景：FRB源是一顆擁有極強磁場的磁星，而其近旁還存在一顆類似太陽的恒星，兩者共同構成一套相互作用活躍的雙星系統。

來自中國科學院紫金山天文臺和中國科學技術大學的論文第一作者李燁介紹，在RM耀斑事件中所需的等離子體團塊性質，與太陽及其他恒星爆發CME時拋射物質的典型參數高度一致。盡管這顆伴星在數十億光年的距離上無法被直接成像確認，但通過FAST以及澳大利亞帕克斯射電望遠鏡的持續聯合觀測，其存在已在射電數據中留下了清晰“指紋”。

論文共同第一作者之一、云南大學教授楊元培指出，以雙星為框架的理論模型能夠很好地再現觀測到的RM劇變與恢復過程，為該解釋提供了重要理論支撐。另一位共同通訊作者、紫金山天文臺與中國科學技術大學的吳學峰研究員則強調，這一成果得益于多臺世界一流望遠鏡的長期協同投入以及科研團隊多年來持續不斷的觀測與數據分析工作。

本次發現也進一步支撐了張冰及其合作者近年來提出的一種統一物理圖景：所有快速射電暴都源自磁星，而是否能夠頻繁重復爆發、以及在地球上被探測到的幾率，則可能與磁星是否存在伴星以及雙星系統的幾何構型密切相關。在這一框架下，雙星系統為磁星周圍提供了更為復雜、多變的等離子體和磁場環境，從而更易產生高頻率、可重復的爆發現象。

編譯自/ScitechDaily