天文学家最新发现显示，至少一部分快速射电暴（FRB）并非来自孤立恒星，而是诞生于两颗恒星相互环绕的双星系统之中，为这一宇宙最神秘的射电爆发现象提供了迄今最有力的成因线索。
这一成果由包括香港大学物理系研究人员在内的国际团队取得，他们利用位于贵州的中国“天眼”——500米口径球面射电望远镜（FAST），对一例可重复爆发的快速射电暴开展了近20个月的不间断监测。观测结果表明，在部分事件中，FRB的源头并非单独一颗致密天体，而是处于双星轨道中的一员，其周围环境会受到邻近伴星活动的显著影响。
研究团队锁定的目标源为FRB 220529A，这是一例来自约25亿光年外星系的重复爆发源，多次被FAST纳入常规监测计划。起初，该源表现平平，但在历时17个月的长期跟踪末期，望远镜记录到一次极其罕见的偏振信号剧烈变化事件，成为本次突破的关键。
FRB以毫秒级的超短持续时间和近乎100%的线偏振著称，其接收到的射电波在穿越磁化介质时，会发生随频率变化的偏振平面旋转，即所谓的法拉第旋转，其强弱由“旋转量”（RM）表征。在此次观测中，科研人员发现，FRB 220529A的RM在2023年底突然飙升，增幅超过百倍，随后在短短两周内又迅速回落到原有水平，这一“突升—恢复”的过程被团队命名为“RM耀斑”。
如此短暂且剧烈的RM变化，指向视线附近突然出现并迅速离开的致密磁化等离子体团块。研究人员提出，自然的解释是：FRB源附近存在一颗伴星，其发生类似太阳日冕物质抛射（CME）的剧烈活动，喷出的高密度带电等离子体云短暂掠过视线，从而在FRB爆发期间对射电偏振产生强烈扰动。
论文共同通讯作者之一、香港大学天体物理学讲座教授兼香港大学天文及天体物理研究所创始主任张冰表示，这一发现为部分可重复FRB的起源提供了决定性线索。他指出，相关证据强烈支持这样一种情景：FRB源是一颗拥有极强磁场的磁星，而其近旁还存在一颗类似太阳的恒星，两者共同构成一套相互作用活跃的双星系统。
来自中国科学院紫金山天文台和中国科学技术大学的论文第一作者李烨介绍，在RM耀斑事件中所需的等离子体团块性质，与太阳及其他恒星爆发CME时抛射物质的典型参数高度一致。尽管这颗伴星在数十亿光年的距离上无法被直接成像确认，但通过FAST以及澳大利亚帕克斯射电望远镜的持续联合观测，其存在已在射电数据中留下了清晰“指纹”。
论文共同第一作者之一、云南大学教授杨元培指出，以双星为框架的理论模型能够很好地再现观测到的RM剧变与恢复过程，为该解释提供了重要理论支撑。另一位共同通讯作者、紫金山天文台与中国科学技术大学的吴学峰研究员则强调，这一成果得益于多台世界一流望远镜的长期协同投入以及科研团队多年来持续不断的观测与数据分析工作。
本次发现也进一步支撑了张冰及其合作者近年来提出的一种统一物理图景：所有快速射电暴都源自磁星，而是否能够频繁重复爆发、以及在地球上被探测到的几率，则可能与磁星是否存在伴星以及双星系统的几何构型密切相关。在这一框架下，双星系统为磁星周围提供了更为复杂、多变的等离子体和磁场环境，从而更易产生高频率、可重复的爆发现象。
编译自/ScitechDaily