“中国天眼”成果再上新 天文科研团队揭秘快速射电暴随机时空行为

北京4月12日电 (记者 孙自法)中国科学院国家天文台4月12日发布消息说，根据被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)巡天观测的丰富数据，FAST首席科学家李菂研究员带领团队提出一种全新分析构架“Pincus-Lyaponov相图”，得以量化爆发事件的随机性和混沌性，揭示出快速射电暴(Fast Radio Bursts，简称FRBs)的时间-能量表现与地震和太阳耀斑等存在本质区别，这种差异挑战了快速射电暴的星震起源。

基于全新的相图，李菂团队发现快速射电暴在时间-能量二元空间上游走接近所谓的布朗运动，也就是表现出高度的随机性。而同样不可预测的地震、太阳耀斑等却表现出远为显著的混沌性。快速射电暴的高度随机性可能由多种机制或者多个发射位置组合形成。

本项天文成果以封面文章形式在《科学通报》(Science Bulletin)上发表。中国科学院国家天文台/供图

利用“中国天眼”丰富数据最新完成的这项重要成果论文，4月12日以封面文章形式在“中国科技期刊卓越行动计划”综合性领军期刊《科学通报》(Science Bulletin)发表。

李菂表示，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。

《科学通报》同期发表快速射电暴领域理论专家、美国内华达大学张冰教授的点评文章称，“这一创新方法促使理论家深入思考爆发现象的物理机制，从而进一步应用于FAST的大数据集合将检验其揭示的物理规律的普适性。”

据天文科研团队介绍，快速射电暴是一种来自宇宙深处短暂而强烈的无线电波爆发。就像它的名字一样，快速射电暴在千分之一秒的时间内能够释放巨大的能量。自2007年人们第一次发现快速射电暴以来，它就因其神秘和强大吸引全世界科学家关注，但迄今为止，天文学家还不知道这些强大的能量是如何产生的，而解开这样的谜题可能会帮助人类在天文学甚至基础物理学上取得重大突破。

他们指出，尽管现在还不能确切知道快速射电暴具体是如何发出的，但至少可以猜测其源头是某种蕴含着极高能量密度的所谓致密天体，比如中子星或者黑洞。目前已知道中子星的信号会像灯塔一样，规律地扫过地球，非常稳定。如果快速射电暴也是由这样的天体发射出来，那么能否看到规律出现的快速射电暴信号呢？非常遗憾的是，在过往的诸多研究中，寻找快速射电暴在毫秒到秒量级的周期的所有努力都失败了，这就要求天文学家重新考虑快速射电暴的发射方式。

本项天文成果以中国传统艺术形式展示图。中国科学院国家天文台/供图

天体也存在不可预测、看似混乱的能量释放过程，例如星震和地震。致密天体，特别是具有极端磁场的磁星，其星震被认为是快速射电暴的可能触发机制。地震混乱不可预测，但是并非完全随机。在一次非常强的地震事件发生后，常常会伴随着更多的相对弱小的余震。这说明地震发生的时间和能量有关联，并非完全随机，而以往进行的周期搜索无法揭示时间和能量这两个基础物理参数间的关联。

天文科研团队说，这正如一个随机事件，比如抛硬币，其不可预测性是稳定持续的，人们无法根据当前抛出的正反面来预测下次，或者下下次的结果。与此相对应，一个混沌系统例如气候，看起来混乱如随机过程，但它的不可预测性随时间增长，抬头看天就可以预言下一秒的天气，但全人类最好的预报系统也难以精确预言几周、几月后的天气，时间越长、不准确性越高是混沌系统的特征。(完)