近日，由中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)余文飛研究員課題組領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)在至今發(fā)現(xiàn)的第二例與快速射電暴（Fast Radio Burst, 簡(jiǎn)稱FRB）成協(xié)的持續(xù)射電源（Persistent Radio Source,簡(jiǎn)稱PRS）的高靈敏度射電干涉陣觀測(cè)研究中取得突破進(jìn)展。此次通過分析美國(guó)甚大陣（Very Large Array, 簡(jiǎn)稱VLA）在2020年和2021年的機(jī)遇性觀測(cè)，在前期精確定位重復(fù)快速射電暴FRB 20190520B并發(fā)現(xiàn)與其成協(xié)的致密PRS研究成果的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了該致密射電源具有顯著的射電輻射光變和寬頻段年時(shí)標(biāo)流量下降。結(jié)合探測(cè)到的射電譜變化線索，本次研究結(jié)果揭示了該持續(xù)射電源和中心引擎可能與致密天體吸積噴流活動(dòng)的聯(lián)系。這一成果為解決宇宙快速射電暴的起源和演化問題以及揭示快速射電暴近源（約pc尺度）的極端電磁環(huán)境提供了重要線索。相關(guān)成果于 12月11日發(fā)表在國(guó)際天文學(xué)學(xué)術(shù)期刊《天體物理學(xué)報(bào)》（ The Astrophysical Journal）上。
FRB 20190520B是由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)“多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天（CRAFTS）”重大項(xiàng)目通過我國(guó)的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（“中國(guó)天眼”，F(xiàn)ive-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，F(xiàn)AST）發(fā)現(xiàn)的首例重復(fù)快速射電暴。通過發(fā)現(xiàn)至今多年的持續(xù)監(jiān)測(cè)，“天眼”團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它是至今唯一持續(xù)活躍快速射電暴。2020年夏，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)與合作團(tuán)隊(duì)利用上述VLA機(jī)遇觀測(cè)成功對(duì)該快速射電暴實(shí)現(xiàn)了亞角秒級(jí)精確定位，同時(shí)探測(cè)到與暴成協(xié)的致密PRS，這是至今確認(rèn)的上千例快速射電暴中的第二例；因具有超過四倍于其他快速射電暴的當(dāng)?shù)厣⒘浚摽焖偕潆姳┮彩侵两窬钟螂姶怒h(huán)境最極端的快速射電暴，很可能處于起源和演化的早期；該重要快速射電暴和與其成協(xié)的持續(xù)射電源無(wú)疑為揭示快速射電暴的起源和演化提供了絕佳突破口。
此次研究中，余文飛課題組主導(dǎo)的數(shù)據(jù)分析表明，該持續(xù)射電源在3 GHz頻段處有顯著的光變，并具有約3.2 的顯著流量下降；還發(fā)現(xiàn)了其寬射電頻段（1-12GHz）流量有近20%的年度下降（圖1）；團(tuán)隊(duì)排除了光變來(lái)自星際閃爍（interstellar scintillation）與校準(zhǔn)等系統(tǒng)因素引起的可能性，指向PRS內(nèi)稟光變起源；團(tuán)隊(duì)還限制PRS光變成分的尺度在亞pc量級(jí)。綜合時(shí)變和能譜研究結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)指出，該持續(xù)射電源由吸積致密天體驅(qū)動(dòng),這對(duì)諸多快速射電暴和持續(xù)射電源理論模型提出了挑戰(zhàn)，進(jìn)一步觀測(cè)確認(rèn)上述PRS光變將是未來(lái)監(jiān)測(cè)觀測(cè)的重要科學(xué)目標(biāo)。
圖1. 左圖：FRB 20190520B的持續(xù)射電源1.5 GHz的VLA深度圖像，包括射電暴位置（左圖右下角插圖中白點(diǎn)）和持續(xù)射電源。右上圖：持續(xù)射電源的2020-2021射電譜演化和持續(xù)射電源寬頻段流量顯著下降（約20%）。右下圖：持續(xù)射電源的射電多頻段光變曲線。（圖片來(lái)自中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)觀測(cè)高能課題組，參考Zhang et al. 2023, ApJ）
此項(xiàng)工作的第一作者、上海天文臺(tái)博士研究生張先表示，F(xiàn)RB 20190520B在至今快速射電暴樣本中具有最大的當(dāng)?shù)厣⒘浚―ispersion Measure）和在年度時(shí)標(biāo)下正負(fù)變號(hào)的極端旋轉(zhuǎn)量(Rotation Measure)。本次研究發(fā)現(xiàn)的光變證據(jù)揭示了該持續(xù)射電源的活躍性。
論文通訊作者余文飛研究員指出，本次研究發(fā)現(xiàn)的光變和光譜研究將持續(xù)射電源的起源指向致密天體吸積和噴流，這有望揭示快速射電暴的起源、演化和至今未知的能量來(lái)源等重要科學(xué)問題。
此次研究團(tuán)隊(duì)包括來(lái)自中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)、美國(guó)加州理工學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)等國(guó)內(nèi)外多家研究單位的科研人員。上海天文臺(tái)在此項(xiàng)研究中的工作由國(guó)家自然科學(xué)基金支持。
科學(xué)聯(lián)系人：
余文飛，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)，wenfei@shao.ac.cn
張先，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)，zhangxian@shao.ac.cn
