近日，由中国科学院上海天文台余文飞研究员课题组领导的国际团队在至今发现的第二例与快速射电暴（Fast Radio Burst, 简称FRB）成协的持续射电源（Persistent Radio Source,简称PRS）的高灵敏度射电干涉阵观测研究中取得突破进展。此次通过分析美国甚大阵（Very Large Array, 简称VLA）在2020年和2021年的机遇性观测，在前期精确定位重复快速射电暴FRB 20190520B并发现与其成协的致密PRS研究成果的基础上，团队进一步发现了该致密射电源具有显著的射电辐射光变和宽频段年时标流量下降。结合探测到的射电谱变化线索，本次研究结果揭示了该持续射电源和中心引擎可能与致密天体吸积喷流活动的联系。这一成果为解决宇宙快速射电暴的起源和演化问题以及揭示快速射电暴近源（约pc尺度）的极端电磁环境提供了重要线索。相关成果于 12月11日发表在国际天文学学术期刊《天体物理学报》（ The Astrophysical Journal）上。
FRB 20190520B是由中国科学院国家天文台“多科学目标同时巡天（CRAFTS）”重大项目通过我国的500米口径球面射电望远镜（“中国天眼”，Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，FAST）发现的首例重复快速射电暴。通过发现至今多年的持续监测，“天眼”团队发现它是至今唯一持续活跃快速射电暴。2020年夏，中国科学院上海天文台与合作团队利用上述VLA机遇观测成功对该快速射电暴实现了亚角秒级精确定位，同时探测到与暴成协的致密PRS，这是至今确认的上千例快速射电暴中的第二例；因具有超过四倍于其他快速射电暴的当地色散量，该快速射电暴也是至今局域电磁环境最极端的快速射电暴，很可能处于起源和演化的早期；该重要快速射电暴和与其成协的持续射电源无疑为揭示快速射电暴的起源和演化提供了绝佳突破口。
此次研究中，余文飞课题组主导的数据分析表明，该持续射电源在3 GHz频段处有显著的光变，并具有约3.2 的显著流量下降；还发现了其宽射电频段（1-12GHz）流量有近20%的年度下降（图1）；团队排除了光变来自星际闪烁（interstellar scintillation）与校准等系统因素引起的可能性，指向PRS内禀光变起源；团队还限制PRS光变成分的尺度在亚pc量级。综合时变和能谱研究结果，该团队指出，该持续射电源由吸积致密天体驱动,这对诸多快速射电暴和持续射电源理论模型提出了挑战，进一步观测确认上述PRS光变将是未来监测观测的重要科学目标。
图1. 左图：FRB 20190520B的持续射电源1.5 GHz的VLA深度图像，包括射电暴位置（左图右下角插图中白点）和持续射电源。右上图：持续射电源的2020-2021射电谱演化和持续射电源宽频段流量显著下降（约20%）。右下图：持续射电源的射电多频段光变曲线。（图片来自中国科学院上海天文台观测高能课题组，参考Zhang et al. 2023, ApJ）
此项工作的第一作者、上海天文台博士研究生张先表示，FRB 20190520B在至今快速射电暴样本中具有最大的当地色散量（Dispersion Measure）和在年度时标下正负变号的极端旋转量(Rotation Measure)。本次研究发现的光变证据揭示了该持续射电源的活跃性。
论文通讯作者余文飞研究员指出，本次研究发现的光变和光谱研究将持续射电源的起源指向致密天体吸积和喷流，这有望揭示快速射电暴的起源、演化和至今未知的能量来源等重要科学问题。
此次研究团队包括来自中国科学院上海天文台、美国加州理工学院、中国科学院国家天文台等国内外多家研究单位的科研人员。上海天文台在此项研究中的工作由国家自然科学基金支持。
科学联系人：
余文飞，中国科学院上海天文台，wenfei@shao.ac.cn
张先，中国科学院上海天文台，zhangxian@shao.ac.cn
