中国天眼精细刻画射频宇宙偏振特征

杂志封面。（课题组供图）

FAST从两个具有射电持续源的活跃重复快速射电暴（FRB 20121102A和FRB 20190520B）探测到圆偏振的艺术想象图。（课题组供图）

12月26日，《科学通报》作为封面文章发表中国科学院国家天文台FAST（“中国天眼”）首席科学家李菂团队最新成果，首次发现两个活跃重复快速射电暴（FRB）的圆偏振，精细刻画动态宇宙中这一神秘现象的偏振特征。

“这一发现，将有圆偏振重复暴的样本数量从1增加到3。作为为数不多的活跃重复暴，快速射电暴FRB20121102A、20190520B和20201124A圆偏振的探测暗示少量圆偏振可能是活跃重复快速射电暴的共有特征。” 论文通讯作者、李菂研究员告诉《中国科学报》。

快速射电暴是宇宙中射电波段最强烈的爆发现象，其在毫秒量级的时标内可以释放太阳一天、一月甚至一年的能量，与之对应的辐射机制与起源则尚未可知。

2007年人类发表第一例快速射电暴，“洛里默暴”，催生了一个飞速发展的全新领域。到目前为止，已有超过600个快速射电暴源被探测到，其中绝大多数只有一次探测，不到5%的快速射电暴观测到重复爆发，其中不到10例相对活跃。

作为电磁波的基本属性之一，偏振携带着光源本征的辐射特征以及光线传播环境的关键信息。一般的光源，包括白织灯和大多数恒星例如太阳，属于非偏振光源，而在几乎所有重复爆发的快速射电暴中都曾探测到线偏振，但圆偏振较为罕见，此前只有一例重复暴FRB20201124A中有圆偏振的报道。

FRB20121102A是第一例被发现的重复暴。FRB20190520B是天眼CRAFTS巡天发现的首例持续活跃重复暴。作为数百例快速射电暴中唯二的拥有射电持续源的爆发源，它们可能代表了特殊的起源或者特殊的演化阶段。

论文第一作者、之江实验室研究员冯毅介绍说，通过深度监测，中国天眼FAST捕获到两源的极端活跃期，积累了大量宝贵观测数据，发现两个重复暴均有不到5%的少量爆发存在圆偏振辐射特征，圆偏振度最高可达64%。如此高的圆偏振度限制了圆偏振来自多路径传播。可能的机制有极端磁场环境中的法拉第转换或者是FRB源的本征特征。

“目前测算，圆偏振在非重复快速射电暴脉冲中出现的概率高于重复暴。显示无论哪种机制，重复暴产生圆偏振的条件更为苛刻。”论文共同第一作者、国家天文台博士生张永坤说。

李菂表示，FAST进一步系统的精细刻画动态宇宙的射频偏振特征，将加深对于快速射电暴辐射机制的了解，有望最终揭示这一神秘天体物理现象的起源。

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