全球播報(bào):中國天眼FAST精細(xì)刻畫射頻宇宙偏振特征

(相關(guān)資料圖)

快速射電暴（FRB）是宇宙中射電波段最強(qiáng)烈的爆發(fā)現(xiàn)象，其在毫秒量級(jí)的時(shí)標(biāo)內(nèi)可以釋放太陽一天、一月甚至一年的能量，與之對(duì)應(yīng)的輻射機(jī)制與起源則尚未可知。2007年人類發(fā)表第一例快速射電暴，“Lorimer Burst”，催生了一個(gè)飛速發(fā)展的全新領(lǐng)域。到目前為止，已有超過600個(gè)快速射電暴源被探測到，其中絕大多數(shù)只有一次探測，不到5%的快速射電暴觀測到重復(fù)爆發(fā)，其中不到10例相對(duì)活躍。

作為電磁波的基本屬性之一，偏振攜帶著光源本征的輻射特征以及光線傳播環(huán)境的關(guān)鍵信息。一般的光源，包括白熾燈和大多數(shù)恒星例如太陽，屬于非偏振光源，而在幾乎所有重復(fù)爆發(fā)的快速射電暴中都曾探測到線偏振，但圓偏振較為罕見，此前只有一例重復(fù)暴FRB20201124A中有圓偏振的報(bào)道。

FRB20121102A是第一例被發(fā)現(xiàn)的重復(fù)暴。FRB20190520B是天眼CRAFTS巡天發(fā)現(xiàn)的首例持續(xù)活躍重復(fù)暴。作為數(shù)百例快速射電暴中唯二的擁有射電持續(xù)源（PRS）的爆發(fā)源，它們可能代表了特殊的起源或者特殊的演化階段。通過深度監(jiān)測，中國天眼FAST捕獲到兩源的極端活躍期，積累了大量寶貴觀測數(shù)據(jù)，使研究人員得以嘗試精細(xì)刻畫動(dòng)態(tài)宇宙中這一神秘現(xiàn)象的偏振特征。

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)李菂團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了中國天眼（FAST）對(duì)FRB20121102A和FRB20190520B的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)重復(fù)暴均有不到5%的少量爆發(fā)存在圓偏振輻射特征，圓偏振度最高可達(dá)64%。如此高的圓偏振度限制了圓偏振來自多路徑傳播。可能的機(jī)制有極端磁場環(huán)境中的法拉第轉(zhuǎn)換（Faraday conversion）或者是FRB源的本征特征。目前測算，圓偏振在非重復(fù)快速射電暴脈沖中出現(xiàn)的概率高于重復(fù)暴。顯示無論哪種機(jī)制，重復(fù)暴產(chǎn)生圓偏振的條件更為苛刻。

這一發(fā)現(xiàn)，將有圓偏振重復(fù)暴的樣本數(shù)量從1增加到3。作為為數(shù)不多的活躍重復(fù)暴，F(xiàn)RB20121102A、20190520B和20201124A圓偏振的探測暗示圓偏振可能是重復(fù)快速射電暴的共有特征。FAST進(jìn)一步系統(tǒng)地精細(xì)刻畫動(dòng)態(tài)宇宙的射頻偏振特征，將加深對(duì)于快速射電暴輻射機(jī)制的了解，有望最終揭示這一神秘天體物理現(xiàn)象的起源。

這一科研成果于北京時(shí)間2022年12月26日在“中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃”綜合性領(lǐng)軍期刊《Science Bulletin》上作為封面文章發(fā)表。

關(guān)鍵詞： 觀測數(shù)據(jù)