《科学通报》英文版封面文章：与快速射电暴成协的X射线暴发的起源：量子电动力学磁重联。持续的磁坨星壳层的活动扭曲磁场位型，在磁层某一高度触发量子电动力学主导的磁重联（水平方向白色纺锤形态区域）。被加速粒子（正负电子，红色和绿色点）与磁陀星表面产生的软X射线光子（橘色波浪线）发生康普顿散射，产生观测到的独特X射线能谱（黄色波浪线）。（请点击文末“阅读原文”）

1968年，乔瑟琳·贝尔和安东尼·休伊用剑桥外的射电望远镜意外发现了来自脉冲星的脉冲信号，开启了天文学家认识宇宙中最致密天体——中子星的征程。

2007年，邓肯·洛里默从帕克斯望远镜的历史档案数据中发现一类持续时间更短、辐射强度更高的新型射电脉冲，称为快速射电暴（Fast Radio Burst，简称FRB ）。凭借这一开创性的工作，邓肯·洛里默和其他两位学者共同获得了2023年邵逸夫天文学奖。

经过十几年的研究，FRB的产生机制和物理起源仍是未解之谜。天文学家猜测磁陀星是产生FRB的最佳候选体。磁陀星一般认为是磁场极强的中子星（也可能是奇异夸克星），其磁场可以达到十亿特斯拉，是地球表面磁场的万亿倍。FRB的发现或许将为人类认识强磁场下的物理规律打开新的路径。

2020年4月28日，加拿大CHIME射电望远镜和美国STARE-2探测器首次探测到来自银河系内一颗名为SGR J1935+2154磁陀星的射电爆发FRB 200428。同时，我国的慧眼（HXMT）卫星探测到了与FRB 200428成协的X射线爆发现象（简称 FRB 200428-X）。这一观测事实确认了磁陀星可以产生FRB，证实FRB在瞬时辐射阶段存在X射线波段的对应体，为FRB的起源机制提供了新的线索。

目前领域内学者普遍认为FRB 200428-X可能来源于磁坨星的磁层活动，触发磁重联过程产生高能粒子和辐射，但并未结合其具体观测特征进行详尽研究。由于磁坨星附近的磁场极强，因此量子电动力学（QED）效应（正负电子对的产生等）会在磁重联过程中扮演重要角色。

吴雪峰研究员领衔的中国科学院紫金山天文台高能时域天文研究团组，与北京大学物理学院重离子物理研究所、核物理与核技术国家重点实验室乔宾教授课题组合作，利用粒子动理学模拟方法，提出FRB 200428-X来源于QED影响下的磁重联过程。如图所示，持续的磁坨星壳层的活动扭曲磁场位型，在磁层某一高度位置处触发磁重联（水平方向白色纺锤形态区域）。与普通重联不一样，QED主导下的重联产生的磁岛数目会更多，从而影响被加速粒子（正负电子，红色和绿色点）的能谱形态和最大能量。被加速粒子与磁陀星表面产生的软X射线光子（橘色波浪线）发生康普顿散射，产生观测到的独特X射线能谱（黄色波浪线）。通过与观测数据的匹配，该研究可以限定FRB 200428-X 爆发区域的磁化参数区间。

论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927323003754

编辑：王科超

来源: 紫金山天文台