来自25亿光年外的神秘信号并非孤例
来自25亿光年外的神秘信号并非孤例。图片来源：刘荣、杨晓、梁启文、张毅和李荣（PMO）
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：多年来，快速射电暴（FRB）如同宇宙的低语般出现——短暂而耀眼的射电光闪光，传播数十亿年后掠过地球。它们突然出现，几乎瞬间消失，给天文学家留下更多疑问而非答案。大多数此类信号只被看到一次，仿佛宇宙本身眨眼后继续前行。正因为这种短暂的特性，FRB常被想象为孤独事件，源自遥远星系中孤立恒星。
但有一个重复的信号拒绝保持沉默足够久，无法配合这个说法。
包括香港大学物理系研究人员在内的国际天文学家团队，现已首次发现决定性证据，表明至少部分FRB源并非孤立。它们生活在双星系统中，与伴星形成引力舞蹈。这一发现重塑了科学家对重复FRB起源的理解，并为产生这些非凡爆发的环境打开了一扇新窗口。
耐心聆听远处的心跳声
这一突破来自于近20个月对距离约25亿光年的活跃重复FRB的细致监测。该天体称为FRB 220529A，是贵州的五百米口径球面望远镜（FAST）观测到的。FAST常被称为中国天眼，是有史以来最灵敏的射电望远镜之一，能够捕捉到宇宙信号中最微弱的变化。
重复的FRB虽罕见，但价值无价。由于它们反复爆发，天文学家可以随着时间观察它们，等待细微变化，揭示周围环境的样貌。自2020年以来，重复的FRB通过由张冰教授共同领导的专门FAST FRB关键科学项目密切关注。
起初，FRB 220529A看起来并不特别。
张教授说：“FRB 220529A监测了数月，最初看起来无异常。”“然后，经过17个月的长期观察，发生了一件真正令人兴奋的事情。”
那一刻的兴奋，最终成为信号行为的突然且戏剧性的转变——带有另一颗恒星的指纹。
信号的突然转变
FRB以其几乎100%线性偏振而闻名，这意味着其无线电波以高度有序的方式振动。当这些波在充满带电粒子和磁场的空间中传播时，它们的偏振角会缓慢扭曲。这种效应称为法拉第旋转，其测量方式称为旋转测度（RM）。
在观测期的大部分时间里，FRB 220529A的磁场保持稳定。然后，在2023年底，一切都变了。
“2023年底，我们检测到RM突然上升了一百倍以上，”论文第一作者叶利博士表示。“RM随后在两周内迅速下跌，回到了之前的水平。我们称之为'RM信号弹'。”
这不是温和的波动。那是一阵尖锐的尖峰，随后迅速恢复正常，暗示有某种致密且磁化的物质短暂穿越了FRB源与地球之间的路径。
信号罕见、戏剧性且无法忽视。
一个未被看见却被揭示的同伴
团队着手弄清导致如此短暂且强烈的RM耀斑的原因。这种行为表明有一团临时的致密磁化等离子体云在视线中移动。其中一个解释既自然又令人信服。
“一个自然的解释是附近的伴星喷射了这颗等离子体，”张教授解释道。
这种抛射被称为日冕物质抛射（CME），即恒星外层大气中强烈释放等离子体和磁场。在这种情况下，FRB的源并非孤立的。相反，它与另一颗恒星并行运行，当伴星释放CME时，释放的等离子体会短暂污染FRB源周围环境，改变地球上探测到的无线电信号。
“这样的模型非常适合解释观测结果，”该研究的共同第一作者杨元培教授表示。“所需的等离子体团块与太阳及银河系其他恒星发射的CME一致。”
在数十亿光年的距离，伴星本身无法直接观测。然而，其存在通过FAST和澳大利亚帕克斯望远镜捕捉到的无线电波行为被无可置疑地揭示了。信号传递着一个看不见的搭档的故事，不是用光，而是用极化写成。
磁星在中心
证据不仅揭示了一颗伴星。它强烈支持FRB源本身是磁星，一种具有极强磁场的中子星。
张教授表示：“这一发现为至少部分重复的FRB起源提供了明确线索。”“证据强烈支持一个包含磁星的双星系统——一颗磁场极强的中子星，以及类似我们太阳的恒星。”
磁星长期以来一直被认为是FRB的发动机，但这一发现为谜题增添了关键一块。它表明，双星系统内部的相互作用可以以直接影响我们观测到的无线电暴的方式塑造磁星周围的环境。
RM耀斑如同宇宙信号，指向附近恒星的存在，揭示了其活动如何短暂改变FRB信号在太空中的路径。
用无线电波写下的坚持
这一发现并非单一观察或幸运巧合。它源于持续且长期的监测、细致分析，以及愿意等待宇宙揭示意想不到的东西的态度。
“这一发现得益于使用世界顶级望远镜坚持不懈的观测和我们敬业研究团队的不懈努力，”论文首席通讯作者吴学峰教授说。
研究结果发表在《科学》杂志上，标志着FRB研究的重要里程碑。除了解释一个重复来源外，这些发现还支持了张教授及其合作者提出的统一物理图景。在这幅图中，所有FRB都起源于磁星，而双星系统中的相互作用则形成了优先几何形状，使某些源能够更频繁地重复。
重复的FRB并非罕见的例外，反而可能向天文学家揭示了这些极端天体如何生活和相互作用的基本信息。
为什么这一发现重要
长期以来，快速射电暴一直是天文学中最神秘的信号之一。它们极其明亮、短暂的特性以及遥远的起源使它们难以研究，更难以解释。这一发现改变了这一局面。
通过揭示与重复FRB相关的双星系统直接证据，天文学家现在有了将观测信号与真实天体物理环境连接起来的具体方法。探测RM耀斑为探测FRB源周围环境提供了强大的新工具，即使伴星无法直接观测。
最重要的是，这一发现表明，耐心在宇宙探索中是值得的。持续长期监测重复的FRB或许能揭示这些源中二进制系统的真实共存性，帮助科学家从孤立解释迈向对其起源的连贯理解。
每一次重复的爆发不再只是黑暗中的一闪而过。这是一个由引力、磁力和恒星陪伴塑造的信息，传播数十亿年，告诉我们即使在宇宙最极端的角落，恒星也很少孤独生活。
研究详情
Y. Li 等，《反复快速射电暴周围磁环境的突然变化与恢复》，《科学》（2026）。DOI：10.1126/science.adq3225。www.science.org/doi/10.1126/science.adq3225
