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近日，中國科學院上海天文臺天馬望遠鏡（簡稱天馬）研究團隊對快速射電暴FRB 20240114A在一年時間內開展了66次2.25/8.60 GHz雙頻同時觀測，成功在2.25 GHz探測到155次爆發，構建了該目標迄今為止最大樣本的長期高頻（2.0 GHz以上）監測數據庫，揭示了其活躍度的頻率依賴及時間演化特性，有關研究成果于發表在國際權威期刊《天體物理學報》 （The Astrophysical Journal）。

快速射電暴（fast radio burst,簡稱FRB）是宇宙中一類短時標（通常毫秒量級）的極亮射電“閃光”，其起源和輻射機制仍是未解之謎。目前，天文學家已經發現4000余例FRB，絕大多數表現為一次爆發，僅有100例左右表現為重復爆發，它們被稱為重復快速射電暴（簡稱“重復暴“）。FRB 20240114A是由加拿大氫強度測繪實驗（簡稱CHIME）于2024年1月新發現的一例重復暴，其高度活躍特性吸引了國內外眾多研究團組的目光，他們利用國內外多個大型射電望遠鏡對其開展觀測。目前對這個重復暴已發表的觀測結果主要來自1.4 GHz及以下頻段，而高頻爆發樣本（2 GHz以上）相對有限，絕大部分基于德國Effelsberg 100米射電望遠鏡少數幾次的觀測結果。

上海天文臺天馬研究團組在收到發現FRB 20240114A的天文學家電報（Astronomer's Telegram）后就迅速組織了有關討論。三天后，天馬對該射電暴2.25/8.60 GHz雙頻同時觀測就正式啟動，該觀測策略充分發揮了其“一鏡雙頻”的觀測能力。自2024年1月29日至2025年2月15日，共組織了66次觀測，累計投入約180小時觀測時間。經過一系列精心的數據處理，他們最終確認了來自FRB 20240114A在2.25 GHz 的155次爆發（部分代表結果如圖1所示）。通過進一步分析其爆發率隨時間的演化趨勢（見圖2），發現在2.25 GHz該源在2024年7月和2025年1月初異常活躍，相比其它觀測時間平均爆發率高約將近10倍。盡管在與此同時進行的8.60 GHz的觀測中未能探測到對應的爆發，研究團隊基于此結果指出FRB 20240114A在該頻率的活躍度比2.25 GHz低一到兩個數量級，也進一步說明其爆發和其它重復暴一樣具有窄帶的本征輻射特性。

圖1：天馬探測到的FRB 20240114A部分爆發示意圖。每個子圖中間展示該爆發的動態譜，上方和右側則分別為該爆發的時域和頻域輪廓

圖2：FRB 20240114A在2.25 GHz的爆發率隨時間變化（上）， 天馬各次觀測的時長和累計探測到的爆發數目（中），以及結合其它望遠鏡觀測結果得到的該源不同頻率區間內探測到的爆發數目的累積分布（下）

圖3：FRB 20240114A在2024年1-2月（藍色）與5-7月（紅色）期間的爆發率隨觀測頻率的變化（不同望遠鏡的觀測結果均依據天馬的探測閾值進行縮放），可以看出該源爆發率的頻率依賴特性在兩個時期之間發生了明顯變化

研究還發現FRB 20240114A爆發的“偏好頻率”并非一成不變。在2024年1–2月，其活躍度隨觀測頻率升高而下降；而到5–7月，卻在2–3 GHz附近出現活躍高峰，表明其活躍度隨頻率的依賴關系存在時間上的演化。這一現象可能反映了暴周環境的演化，如同步輻射自吸收過程對低頻爆發的吸收；或是信號傳播過程中發生極端散射事件從而調制了特定頻率觀測到的爆發率等。

本工作由來自中國科學院上海天文臺、北京大學、華中科技大學和湖北第二師范大學的研究人員合作完成，得到了科技部平方公里陣列射電望遠鏡(SKA)專項、國家重點研發專項、國家自然科學基金和上海市自然科學基金的大力支持。得益于天馬團隊全體工作人員的共同努力，從而保障了觀測系統的穩定性以及數據的可靠性。天馬對FRB的多頻觀測研究工作還在進行中，后續將會發布更多有意思的觀測研究結果，進一步從“多頻”視角多維一體地揭示FRB輻射特性及背后物理。

論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adfece

科學聯系人：

閆振，中國科學院上海天文臺，yanzhen@shao.ac.cn

沈志強，中國科學院上海天文臺，zshen@shao.ac.cn