港大物理学系研究人员与国际天文学者组成的研究团队首次取得了决定性证据,证实至少部分快速射电爆发——即来自遥远星系、短暂但极度强烈的射电闪光——源自双星系统。
这意味着快速射电爆发并非如先前所假设的孤立星体,而是属于由两颗互相绕行星体组成的双星系统的一部分。
论文的通讯作者之一、港大物理学系天体物理学讲座教授兼香港天文与天体物理研究所所长张冰教授表示: “这项发现为至少部分重复型快速射电爆发的起源提供了关键线索。相关观测结果亦强力支持快速射电爆发来自一个包含一颗磁星(有极强磁场的中子星)和另一个类太阳恒星组成的双星系统。”
研究团队运用位于贵州、被誉为 ‘中国天眼’ 的500米口径球面射电望远镜,侦测到一项关键的特殊讯号,显示产生快速射电爆发的天体旁,还有另一颗恒星与之共同绕行。研究透过对一个距离地球约25亿光年星系内快速射电爆发,进行长达近20个月的持续监测而得出结论。这项突破性成果已经发表于著名学术期刊《科学》。
快速射电爆发所发出的射电波的偏振特性变化,可反快速射电爆发源周围的环境。团队观测到一种罕见现象,称为 ‘RM耀发’ ——即射电讯号的偏振特性发生突发性的剧变。很大机会是由附近伴星喷发的日冕物质抛射所引起,短暂影响了快速射电爆发源周遭的环境。
快速射电爆发是来自银河系以外深空的射电讯号,持续时间极短(毫秒级),但亮度极高,至今仍是现代天文学中的未解之谜。大多数快速射电爆发仅被观测到一次,但也有少数快速射电爆发源会重复爆发,成为深入研究其物理机制的难得机会。这些重复型快速射电爆发是 ‘中国天眼’ 的理想观测目标。自2020年起, ‘中国天眼’ 设立了专门的快速射电爆发优先重大科学计划,对这现象持续监测和研究其辐射特性及周边环境,张冰教授是计划其中一位领导负责人。
快速射电爆发的一个显著特征,是其接近100%的线性偏振,显示其发射区域具有高度有序的磁场结构,这与磁星起源的理论完全一致。当射电波在磁化电浆中传播时,其偏振角会随频率旋转,这种现象称为法拉第旋转,并以旋转量作为量度。张冰教授解释道: “最合理的解释,是快速射电爆发源附近存在一颗会发射这种电浆的伴星。”