港大物理學系研究人員與國際天文學者組成的研究團隊首次取得了決定性證據,證實至少部分快速電波爆發——即來自遙遠星系、短暫但極度強烈的射電閃光——源自雙星系統。
這意味著快速電波爆發並非如先前所假設的孤立星體,而是屬於由兩顆互相繞行星體組成的雙星系統的一部分。
論文的通訊作者之一、港大物理學系天體物理學講座教授兼香港天文與天體物理研究所所長張冰教授表示:「這項發現為至少部分重複型快速電波爆發的起源提供了關鍵線索。相關觀測結果亦強力支持快速電波爆發來自一個包含一顆磁星(有極強磁場的中子星)和另一個類太陽恆星組成的雙星系統。」
研究團隊運用位於貴州、被譽為「中國天眼」的500米口徑球面射電望遠鏡,偵測到一項關鍵的特殊訊號,顯示產生快速電波爆發的天體旁,還有另一顆恆星與之共同繞行。研究透過對一個距離地球約 25 億光年星系內活躍的重複型快速電波爆發,進行長達近20個月的持續監測而得出結論。這項突破性成果已經發表於著名學術期刊《科學》。
快速電波爆發所發出的無線電波的偏振特性變化,可反快速電波爆發源周圍的環境。團隊觀測到一種罕見現象,稱為「RM耀發」——即射電訊號的偏振特性發生突發性的劇變。很大機會是由附近伴星噴發的日冕物質拋射所引起,短暫影響了快速電波爆發源周遭的環境。
快速電波爆發是來自銀河系以外深空的射電訊號,持續時間極短(毫秒級),但亮度極高,至今仍是現代天文學中的未解之謎。大多數快速電波爆發僅被觀測到一次,但也有少數快速電波爆發源會重複爆發,成為深入研究其物理機制的難得機會。這些重複型快速電波爆發是「中國天眼」 的理想觀測目標。自 2020 年起,「中國天眼」設立了專門的快速電波爆發優先重大科學計畫,對這現象持續監測和研究其輻射特性及周邊環境,張冰教授是計劃其中一位領導負責人。
快速電波爆發的一個顯著特徵,是其接近 100% 的線性偏振,顯示其發射區域具有高度有序的磁場結構,這與磁星起源的理論完全一致。當無線電波在磁化電漿中傳播時,其偏振角會隨頻率旋轉,這種現象稱為法拉第旋轉,並以旋轉量作為量度。張冰教授解釋道:「最合理的解釋,是快速電波爆發源附近存在一顆會發射這種電漿的伴星。」