当宇宙深处一道持续仅千分之一秒的"闪电"划过夜空,人类如何捕捉这转瞬即逝的宇宙密码?北京大学团队近日在《自然·天文》发表的研究成果给出了答案——依托"中国天眼"FAST的超高灵敏度,科学家首次在恒星黑子区域捕获到毫秒级射电暴,这项发现或将重塑人类对恒星磁活动的认知框架。
![]()
打开百度APP畅享高清图片
image
宇宙灯塔的奥秘:FAST捕捉恒星黑子磁场现象
在距离地球约135光年的飞马座EQ恒星表面,FAST望远镜捕捉到来自恒星黑子区域的特殊射电辐射。这种毫秒级射电暴的能量释放强度相当于太阳耀斑的百万倍,却集中在原子核大小的微观区域。研究团队负责人张教授解释:"就像用显微镜观察太阳黑子,我们首次看清了其他恒星表面的磁力线扭结现象。"
![]()
image
与太阳黑子相比,恒星黑子具有更强烈的磁场梯度和更复杂的结构特征。FAST观测数据显示,该恒星黑子区域的磁场强度达到3000高斯,是太阳黑子典型磁场的3倍。这项发现填补了太阳系外恒星小尺度磁场研究的空白,为理解恒星磁活动提供了全新视角。
解码毫秒级射电暴的物理密码
毫秒级射电暴堪称宇宙中最神秘的"无线电短报文",其持续时间仅相当于人眨眼速度的百分之一,却能释放出相当于地球全年用电量的能量。FAST的19波束接收系统以0.1毫秒时间分辨率,完整记录了这次辐射事件的全过程。
![]()
image
物理机制上,这种现象源于恒星大气层的磁重联过程:当黑子区域磁力线发生扭曲、断裂并重新连接时,磁能瞬间转化为粒子动能和辐射能。FAST观测到的偏振特征表明,该射电暴伴随有相对论性电子束的准直喷流,这种现象以往仅在活动星系核中被观测到。
数据处理团队开发了专用算法,从每秒5000GB的原始数据流中实时提取有效信号。相比阿雷西博望远镜,FAST的灵敏度提升约2.5倍,使得探测此类微弱瞬变信号成为可能。这项技术突破为未来系统研究宇宙射电暂现源奠定了基础。
![]()
image
技术攻坚:大国重器背后的创新突破
FAST的卓越性能源于多项自主创新技术。其主动反射面系统由4450块可调节面板组成,总接收面积相当于30个标准足球场。通过实时调整面板形态,望远镜能在40°天区范围内实现精确跟踪观测。
![]()
image
在信号处理方面,自主研发的脉冲星搜索软件系统采用GPU加速技术,将数据处理效率提升20倍。与德国Effelsberg望远镜、美国GBT望远镜相比,FAST在相同观测时间内能发现更多微弱信号源。截至目前,FAST已发现1152颗脉冲星,超过同期全球其他望远镜发现数量的总和。
特别值得关注的是接收机系统的突破。FAST采用的19波束L波段接收机工作频率覆盖1.05-1.45GHz,噪声温度低于20K,这些指标均达到国际领先水平。正是这些技术创新,使得中国在射电天文领域实现从"跟跑"到"领跑"的跨越。
改写教科书:空间天气研究的中国贡献
这项发现正在引发天文学界的连锁反应。国际天文学联合会射电天文分部主任马库斯评价:"FAST的观测数据将迫使我们对恒星磁活动模型进行重大修改。"具体影响主要体现在三个方面:
首先,修正了恒星磁场能量释放的标度律。传统理论认为小尺度磁场活动能量较低,但新发现显示其能产生异常高能的爆发事件。其次,为系外行星宜居性评估提供新参数,恒星黑子区域的剧烈活动可能显著影响行星大气层稳定性。第三,推动建立宇宙高能现象的统一定律,将恒星射电暴与伽马射线暴、快速射电暴等现象纳入同一物理框架。
美国哈佛-史密松天体物理中心已提出联合观测申请,希望利用FAST和钱德拉X射线望远镜开展多波段协同观测。这种"多信使天文学"研究模式,有望揭开恒星高能爆发的完整物理图景。
从贵州深山仰望星空:科技自立自强的中国答卷
在贵州平塘的喀斯特洼地中,FAST团队已坚守三千多个日夜。首席工程师姜鹏回忆:"最困难的是调试阶段,我们连续三个月每天工作16小时,就为捕捉那些转瞬即逝的宇宙信号。"这种执着最终换来丰硕成果——近三年FAST产出的高质量论文占全球射电天文领域的17%。
展望未来,我国正在规划建设"十五五"国家重大科技基础设施"天籁工程",计划构建由5台百米级射电望远镜组成的干涉阵列。届时中国将具备亚毫角秒级分辨率的观测能力,在探索宇宙黑暗时代、搜寻地外文明等前沿领域占据制高点。正如诺贝尔物理学奖得主赖因哈德·根策尔所言:"FAST开启了中国主导的天文学黄金时代。"
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.