當(dāng)宇宙深處一道持續(xù)僅千分之一秒的"閃電"劃過(guò)夜空，人類(lèi)如何捕捉這轉(zhuǎn)瞬即逝的宇宙密碼？北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)近日在《自然·天文》發(fā)表的研究成果給出了答案——依托"中國(guó)天眼"FAST的超高靈敏度，科學(xué)家首次在恒星黑子區(qū)域捕獲到毫秒級(jí)射電暴，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)或?qū)⒅厮苋祟?lèi)對(duì)恒星磁活動(dòng)的認(rèn)知框架。

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宇宙燈塔的奧秘：FAST捕捉恒星黑子磁場(chǎng)現(xiàn)象

在距離地球約135光年的飛馬座EQ恒星表面，F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡捕捉到來(lái)自恒星黑子區(qū)域的特殊射電輻射。這種毫秒級(jí)射電暴的能量釋放強(qiáng)度相當(dāng)于太陽(yáng)耀斑的百萬(wàn)倍，卻集中在原子核大小的微觀區(qū)域。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張教授解釋?zhuān)?就像用顯微鏡觀察太陽(yáng)黑子，我們首次看清了其他恒星表面的磁力線扭結(jié)現(xiàn)象。"

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與太陽(yáng)黑子相比，恒星黑子具有更強(qiáng)烈的磁場(chǎng)梯度和更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征。FAST觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，該恒星黑子區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到3000高斯，是太陽(yáng)黑子典型磁場(chǎng)的3倍。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了太陽(yáng)系外恒星小尺度磁場(chǎng)研究的空白，為理解恒星磁活動(dòng)提供了全新視角。

解碼毫秒級(jí)射電暴的物理密碼

毫秒級(jí)射電暴堪稱(chēng)宇宙中最神秘的"無(wú)線電短報(bào)文"，其持續(xù)時(shí)間僅相當(dāng)于人眨眼速度的百分之一，卻能釋放出相當(dāng)于地球全年用電量的能量。FAST的19波束接收系統(tǒng)以0.1毫秒時(shí)間分辨率，完整記錄了這次輻射事件的全過(guò)程。

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物理機(jī)制上，這種現(xiàn)象源于恒星大氣層的磁重聯(lián)過(guò)程：當(dāng)黑子區(qū)域磁力線發(fā)生扭曲、斷裂并重新連接時(shí)，磁能瞬間轉(zhuǎn)化為粒子動(dòng)能和輻射能。FAST觀測(cè)到的偏振特征表明，該射電暴伴隨有相對(duì)論性電子束的準(zhǔn)直噴流，這種現(xiàn)象以往僅在活動(dòng)星系核中被觀測(cè)到。

數(shù)據(jù)處理團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用算法，從每秒5000GB的原始數(shù)據(jù)流中實(shí)時(shí)提取有效信號(hào)。相比阿雷西博望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST的靈敏度提升約2.5倍，使得探測(cè)此類(lèi)微弱瞬變信號(hào)成為可能。這項(xiàng)技術(shù)突破為未來(lái)系統(tǒng)研究宇宙射電暫現(xiàn)源奠定了基礎(chǔ)。

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技術(shù)攻堅(jiān)：大國(guó)重器背后的創(chuàng)新突破

FAST的卓越性能源于多項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)。其主動(dòng)反射面系統(tǒng)由4450塊可調(diào)節(jié)面板組成，總接收面積相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整面板形態(tài)，望遠(yuǎn)鏡能在40°天區(qū)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確跟蹤觀測(cè)。

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在信號(hào)處理方面，自主研發(fā)的脈沖星搜索軟件系統(tǒng)采用GPU加速技術(shù)，將數(shù)據(jù)處理效率提升20倍。與德國(guó)Effelsberg望遠(yuǎn)鏡、美國(guó)GBT望遠(yuǎn)鏡相比，F(xiàn)AST在相同觀測(cè)時(shí)間內(nèi)能發(fā)現(xiàn)更多微弱信號(hào)源。截至目前，F(xiàn)AST已發(fā)現(xiàn)1152顆脈沖星，超過(guò)同期全球其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)數(shù)量的總和。

特別值得關(guān)注的是接收機(jī)系統(tǒng)的突破。FAST采用的19波束L波段接收機(jī)工作頻率覆蓋1.05-1.45GHz，噪聲溫度低于20K，這些指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。正是這些技術(shù)創(chuàng)新，使得中國(guó)在射電天文領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從"跟跑"到"領(lǐng)跑"的跨越。

改寫(xiě)教科書(shū)：空間天氣研究的中國(guó)貢獻(xiàn)

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)正在引發(fā)天文學(xué)界的連鎖反應(yīng)。國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)射電天文分部主任馬庫(kù)斯評(píng)價(jià)："FAST的觀測(cè)數(shù)據(jù)將迫使我們對(duì)恒星磁活動(dòng)模型進(jìn)行重大修改。"具體影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

首先，修正了恒星磁場(chǎng)能量釋放的標(biāo)度律。傳統(tǒng)理論認(rèn)為小尺度磁場(chǎng)活動(dòng)能量較低，但新發(fā)現(xiàn)顯示其能產(chǎn)生異常高能的爆發(fā)事件。其次，為系外行星宜居性評(píng)估提供新參數(shù)，恒星黑子區(qū)域的劇烈活動(dòng)可能顯著影響行星大氣層穩(wěn)定性。第三，推動(dòng)建立宇宙高能現(xiàn)象的統(tǒng)一定律，將恒星射電暴與伽馬射線暴、快速射電暴等現(xiàn)象納入同一物理框架。

美國(guó)哈佛-史密松天體物理中心已提出聯(lián)合觀測(cè)申請(qǐng)，希望利用FAST和錢(qián)德拉X射線望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展多波段協(xié)同觀測(cè)。這種"多信使天文學(xué)"研究模式，有望揭開(kāi)恒星高能爆發(fā)的完整物理圖景。

從貴州深山仰望星空：科技自立自強(qiáng)的中國(guó)答卷

在貴州平塘的喀斯特洼地中，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)已堅(jiān)守三千多個(gè)日夜。首席工程師姜鵬回憶："最困難的是調(diào)試階段，我們連續(xù)三個(gè)月每天工作16小時(shí)，就為捕捉那些轉(zhuǎn)瞬即逝的宇宙信號(hào)。"這種執(zhí)著最終換來(lái)豐碩成果——近三年FAST產(chǎn)出的高質(zhì)量論文占全球射電天文領(lǐng)域的17%。

展望未來(lái)，我國(guó)正在規(guī)劃建設(shè)"十五五"國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施"天籟工程"，計(jì)劃構(gòu)建由5臺(tái)百米級(jí)射電望遠(yuǎn)鏡組成的干涉陣列。屆時(shí)中國(guó)將具備亞毫角秒級(jí)分辨率的觀測(cè)能力，在探索宇宙黑暗時(shí)代、搜尋地外文明等前沿領(lǐng)域占據(jù)制高點(diǎn)。正如諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主賴因哈德·根策爾所言："FAST開(kāi)啟了中國(guó)主導(dǎo)的天文學(xué)黃金時(shí)代。"