故事從“遙遠的爆發”開始
研究背景始于2007年。起初，西弗吉尼亞學院數學與天文學系主任、射電天文學家鄧肯·洛里默及其團隊首先探測到快榴彈電風暴。 此后，這一天體化學現象成為天文學領域的研究熱點。
快速手榴彈電風暴是指發生在遙遠宇宙中的大量無線電波。 雖然持續時間只有幾微秒，但它產生的能量相當于太陽一整天釋放的能量。 在實驗觀察中發現，一些快速手榴彈電風暴會反復爆發。
此次之江實驗室團隊借助極化頻率演化關系研究快榴彈電暴的周邊環境，首次提出可以解釋重復快榴彈電暴極化頻率演化的統一機制. 許多關于電風暴起源的理論模型提供了關鍵的觀測證據。 該論文強調，重復的快速手榴彈電風暴處于類似于超新星遺跡的復雜環境中。
那么，哪些是超新星遺跡？ 它指的是一些恒星在其演化接近尾聲時經歷的劇烈爆燃。 爆燃的光超級亮，能亮到什么程度呢？ 據悉，這期間突然出現的電磁輻射往往能照亮恒星所在的整顆恒星，有時會持續數周甚至數月，然后才逐漸衰減。
在此過程中，僅一顆超新星釋放的輻射能就相當于太陽一生中輻射能量的總和。 通過爆燃，恒星可以以高達光速十分之一的速度向外散射幾乎所有物質，從而向周圍的星際物質輻射沖擊波。 在沖擊波的作用下，會產生超新星遺跡，其結構呈貝殼狀，由膨脹的全星體和塵埃組成。
在超新星遺跡的外殼內，還發現了另一個星云：脈沖星風云，由來自中央脈沖星的風提供動力。 作為一顆高速旋轉并帶有強磁場的中子星，脈沖星風云是在大質量恒星生命晚期發生超新星爆炸時誕生的。 它的直徑只有10公里左右，其典型磁場約為一萬億高斯，約為月球磁場的二萬億。 次。
此前，對于宇宙深處“神秘信號”的起源，已有諸多理論猜測——磁星巨耀斑、脈沖星巨脈沖、中子星穿過小行星帶、雙黑洞并合……由于這種天體活動會產生巨大的能量，因此被認為是快速手榴彈電風暴的可能起源。
圖 | 快榴彈電暴起源猜想（來源：國際射電風暴領域著名科學家、荷蘭射電天文臺首席天文學家、阿姆斯特丹科學院院長杰森·赫塞爾斯（Jason））
要在宇宙深處找到快速手榴彈電風暴的源頭并不容易。 馮毅說，以現有的天文設備條件，很難直接觀測到銀河系外起源的細節。
原因是大多數快速手榴彈電風暴只有無線電波段的信號，這意味著很難通過多波段觀測獲得額外的信息。 以往的研究方法都是以“等兔”的形式來確認相應的體，而且由于距離太遠，即使是快速手榴彈電風暴，也很難弄清其基本化學機理。檢測到爆發。
“中國天眼”FAST與日本綠岸望遠鏡“上陣”
快榴彈電風暴信號在傳播時，周圍的星際介質會影響偏振光的特性。 這時候我們就可以通過分析快榴彈電風暴的偏振光特性來限制它的輻射機理，從而推斷出它所經過的介質的磁感應硬度，以及電子數密度等信息.
確定解決思路后，還得在實驗中實施。 此后，該團隊利用射電望遠鏡“中國的天眼”FAST和日本的GBT（，綠岸望遠鏡）對重復性快榴彈電暴脈沖的偏振光特性進行了分析。
研究發現，當重復性快手榴彈電暴具有樣本集中的特征時，都表現出低頻線低極化和高頻線高極化的特征。 這個頻率演化關系證明了樣本集中的快榴彈電暴源環境極其復雜，兼顧了極強的磁場和極高的電子數密度，這與超新星遺跡和脈沖星的環境特征不謀而合風云。 這意味著在超新星遺跡和脈沖星風云等環境中極有可能存在快速手榴彈電風暴。
圖 | 重復快速手榴彈電暴偏振光頻率的演化關系。 不同顏色的線代表不同快榴彈電暴的偏振光隨頻率的演化曲線，每條線只擬合一個參數σRM。 σRM越大，說明快榴彈電風暴的環境越復雜（來源：）
如上圖所示，重復爆發的線偏振光度呈現出隨頻率增加而增加的趨勢。 對于這種頻率演化關系，可以用單一參數“RM色散（σRM）”來定量描述。 通過對結果的描述，研究人員排除了信道混淆模型和基于輻射區磁層高度變化的脈沖星偏振光固有頻率演化模型等其他解釋。
基于此，團隊與四川大學華東北天文研究所楊元培院士、耶魯大學天體化學科學系盧文斌博士、科羅拉多州數學與天文學系主任張兵展開合作學院，創建基于多徑散射的介質模型。 ，從而進一步約束輻射區域的空間尺度、密度漲落、磁場構象等重要化學性質。
1652 連發和 100% 線性偏振光
馮毅表示，這一成果的形成是基于團隊常年對快榴彈電風暴偏振光特性的研究。 2019 年，FAST 在 60 小時內檢測到 1,652 次重復的快速手榴彈電風暴，當時該團隊分析了他們的偏振光。 并且，很奇怪的事情發生了，他檢測到的線偏光是0，而在更高的頻段，線偏光是100%，這些層次的跳躍是很難用常識來解釋的。
一般來說，天文學中的數學量的變化是連續的，這種從無到有的突然變化是很難發生的。 這些變化引起了團隊的注意，這成為研究的開始。
由于馮毅等人早前已經完成了極化校正，因此推斷上述探測結果是正確的。 同時，隨著觀測資料和論文的增多，越來越多的快榴彈電暴偏振光被探測到。
2020年FAST在偏振光檢測方面的相關論文在網上發表。 雖然沒有這種從100到0的跳躍，但也表現出高頻線高極化、低頻線低極化的特點。
因此研究實驗室天體物理的意義，研究人員開始推測這可能是反復爆發的普遍規律，并試圖從理論上解釋這一現象。 后來馮毅用這篇論文提出的理論對觀測數據進行了擬合，發現擬合的特別好，推測更可能是正確的。
據此，團隊預測FAST重復爆發的波段應該是100%的線偏振光。 四個月后，他們用FAST測試的偏光，發現是100%。 “這個結果大大提高了我們猜測的正確性。” 封逸說道。
快速射電暴的起源等關鍵問題可能在兩到兩年內得到闡明
據介紹，馮毅畢業于復旦大學化學系，大專，博士。 畢業于中國科技大學學院。 常年從事天體化學領域的科學研究，主要研究方向包括：快榴彈電風暴、引力波、脈沖星、恒星產生等。
2021年，馮毅即將加入之江實驗室，兼任智能估算平臺研究中心研究專家，并擔任之江實驗室科研項目“天文大數據智能估算與服務平臺”的子項目負責人數據”。
此外研究實驗室天體物理的意義，項目依托FAST歷史上絕對靈敏度最強的國家級科學儀器“中國天眼”FAST，對射電觀測數據進行深度智能挖掘，推動瞬變天體化學研究。全球宇宙的“時間前沿”，同時建立天文大數據服務平臺，服務國內外天文研究。
此外，之江實驗室正在研究打造基于FAST的天文智能估算平臺，將智能估算與AI技術相結合，加速天文研究。
馮毅表示，后續結合FAST的連續深度探測等先進設備，可能會在兩到兩年內弄清楚快速射電暴的起源等關鍵問題，比如重復風暴和非重復風暴是否有統一的起源.