多个首次发现！Nature：中国“天眼”给神秘信号拍“大片”
“这些现象都说明，在FRB 20201124A周围1个天文单位（即太阳到地球的距离）的环境，是非常复杂且在动态演化着的。”李柯伽说。
他向《中国科学报》解释，法拉第旋转量可以用于了解环境中的磁场强度，其观测到的变化说明了该快速射电暴周围的磁场环境发生了剧烈变化。同时，通过偏振振荡现象，他们认为其周围的磁场达到了高斯量级以上。
窥探起源奥秘
此次研究还通过国际合作使中西望远镜“双剑合璧”，在无线电波段和光学波段上优势互补，为快速射电暴可能产生的宿主环境和理论机制提供了新的证据。
“在对FRB 20201124A的观测中，我们还利用位于美国夏威夷的凯克10米光学望远镜观测了它的宿主星系，首次分辨出宿主星系的结构，揭示了它周围几百光年尺度上的星系环境。”该论文共同通讯作者、北京大学教授东苏勃对《中国科学报》说。
据介绍，研究团队利用光谱观测确定了宿主星系的精确红移，据此估算它距离地球约15亿光年。由于大气湍流的影响，要看清如此遥远的宿主星系并非易事，之前的图像只能看到模糊的一团，而无法辨别其中任何结构。通过与美国艾奥瓦大学教授傅海等天文学家展开国际合作，采用装有先进激光导星的自适应光学技术的凯克望远镜，研究团队克服了不利影响，首次拍到该宿主星系的清晰图像。
“这是一个约银河系尺度大小的、富金属的棒旋星系。”论文共同作者、北京大学博士陈平向《中国科学报》介绍，所谓的“棒旋星系”，是指恒星组成的一个“棒状”结构穿过星系中心的旋涡星系。研究发现，此次研究的快速射电暴来源不在“棒”上，也不在“旋涡”的旋臂上，而是处于旋臂之间、距离星系中心中等距离，位于星系盘上恒星密度比较低的区域。
了解宿主星系的结构和快速射电暴周围的星系环境有什么科学意义呢？
以前科学家拍摄到的重复性快速射电暴的宿主星系，无论是来自比银河系小得多的矮星系，还是类似于银河系的旋涡星系，快速射电暴大都位于大量年轻恒星的密集诞生地附近。为此，有科学家提出假说认为，快速射电暴可能与大质量恒星极端爆炸导致的超亮超新星或伽马射线暴后形成的年轻磁星有关。
“但我们的研究表明，此次重复暴事件处在一个比较普通的星系环境里。”东苏勃说，这意味着这个重复暴的星系环境不支持上述假说。
在发表于《自然—通讯》的研究中，王发印与合作者基于观测数据对FRB 20201124A的潜在动力来源进行了建模分析。
迄今，科学家建立的快速射电暴起源的模型已有60多个，如磁星、中子星并合或中子星和小行星碰撞等。2020年，中外科学家首次确定银河系内的快速射电暴FRB 200428起源于磁星；但大多数快速射电暴来自银河系外，它们的起源仍未得到验证。
王发印和合作者分析发现，FRB 20201124A周围环境贡献的法拉第旋转会改变符号，表明其周围的磁场改变了方向，该现象与银河系内PSR B1259-63/LS 2883双星相似。“这表明，它可能来自一个磁星和Be星（光谱中有明显的氢发射线的B型恒星）组成的双星系统。”他对《中国科学报》说。
他们还发现，该事件是第一个具有圆偏振和持续时间最长的重复快速射电暴。“一般射电暴平均时间只有几毫秒，这次可以达到15毫秒左右，高出一个量级。”王发印对比说，这可能是由于快速射电暴的辐射穿过Be星盘时，与盘上的电子发生的散射导致快速射电暴的持续时间变长。
此外，其法拉第旋转量存在显著变化，并伴有退偏振现象，这可能是由于盘上物质和磁场不均匀，导致不同视线方向的法拉第旋转值不同而产生的。
据介绍，该模型可以解释最新发现的其他3个快速射电暴的法拉第旋转演化（FRB 190520B、FRB 180916和FRB 220529）。“这个模型对一部分快速射电暴可能起源于双星系统给出了强有力的证据，对这个领域有非常重要的价值。”一位审稿人评价说。
