近日，中国科学院国家天文台研究员、北京大学技术物理系1990级本科校友李菂领导的国际团队通过中国天眼FAST的“多科学目标同时巡天（CRAFTS）”优先重大项目，发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电FRB20190520B。
来源：中国科学院国家天文台
之后该团队通过组织多台国际设备天地协同观测，综合射电干涉阵列、光学、红外望远镜以及空间高能天文台的数据，将FRB20190520B定位于一个距离我们30亿光年的贫金属的矮星系，确认近源区域拥有目前已知的最大电子密度，并发现了迄今第二个FRB持续射电源对应体（Persistent Radio Source , PRS）。
上述发现揭示了活跃重复暴周边的复杂环境有类似超亮超新星爆炸的特征，挑战了对 FRB 色散分析的传统观点，为构建快速射电暴的演化模型、理解这一剧烈的宇宙神秘现象打下了基础。该成果于北京时间2022年6月9日在国际学术期刊《自然》杂志发表。
此前，李菂和国家天文台青年学者牛晨辉通过中国科学院官方科普平台“科学大院”讲述了他们追寻FBR的故事。
“每次有机会仰望星空，思维总能变得深邃起来。‘我们从哪里来，到哪里去？’‘宇宙有没有尽头？’‘会不会有外星人同时也在远处这么看着我？’……也正是由于人们对神秘未知宇宙的好奇，才有了天文学这一门学科。作为天文研究者的我们，正在追寻着宇宙中一种神秘的信号——FRB。”
——李菂
快速+射电+暴=FRB
快速射电暴（Fast Radio Burst，FRB）是宇宙中最明亮的射电爆发现象，在1毫秒的时间内释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。FRB的研究历程并不长，2007年首次确定了它的存在，2016年探测到第一例重复爆发的FRB，打破了人们对FRB的传统认知，目前该领域已成为天文学最新研究热点之一。全球已公布了近五百例FRB，仅不到10例有活跃爆发（即在其窗口期内频繁爆发）。此前并未发现存在持续活跃的重复快速射电暴。
2007年公布的洛里默暴（Lorimer burst）动态谱
在“浪漫”的日子里发现了“勤奋”的它
作为目前世界上最大的单口径望远镜，中国天眼FAST也在几年前开展了快速射电暴的搜寻工作。FAST多科学目标同时巡天（CRAFTS）项目是李菂负责的FAST重大优先项目，快速射电暴的搜寻工作是该项目中的一个重要方向。
2019年5月20日，李菂团队在处理观测数据时，发现FAST探测到了一例活跃的重复快速射电暴。依据惯例，团队用探测日期来命名快速射电暴，称为 FRB 20190520B。在今天看起来，“190520”也许就象征了李菂团队和这个FRB的“浪漫”相遇。
在最初被探测到时，FRB 20190520B就表现出活跃的迹象。其他重复快速射电暴只有在爆发窗口期才能探测到信号，而在FAST的后续跟踪观测中，每次都能收到FRB 20190520B发来的“射电情书”，有时候是十几封，有时候只有几封，但从未间断，可以说是“相当勤奋”了。它也是目前找到的唯一持续活跃的重复FRB。
通过国际合作，看到了更特殊的它
找到FRB 20190520B之后，李菂领导的国际团队通过组织多台国际设备天地协同观测，综合射电干涉阵列、光学、红外望远镜等数据，发现了它更多的特殊之处。于李菂和团队而言，“这个过程就像是我们想尽办法，终于抓到了“神兽”的蛛丝马迹。”
图片来源：中国科学院国家天文台
为了获取更精确的位置从而找出其宿主星系，团队申请了美国甚大阵列（Very Large Array, VLA）的观测，实现了角秒级定位，并在快速射电暴成协的位置，发现了一颗致密的持续射电源的存在，这是继首例重复暴FRB 20121102A后，第二例探测到伴随有致密持续射电源的快速射电暴。
FAST与FAST首次探测到的FRB20190520B四次爆发
有了角秒级定位，李菂和团队通过搜寻存档的光学望远镜数据，找到了FRB20190520B的“家乡地址”，并马上组织了对宿主星系的光学后随观测。分析发现：FRB 20190520B的宿主星系是一个红移 0.241 的矮星系，距离我们30亿光年。
FAST望远镜与VLA望远镜合成图，上图为VLA阵列，下图为FAST
此后，团队再次根据测定的红移信息，得出其宿主星系内贡献的色散值高达约 900 色散单位，证明FRB 20190520B是目前得到宿主星系贡献色散值最大的快速射电暴，其近源位置具有非常高的电子密度。并进一步发现，FRB 20190520B远远偏离了色散与红移关系，挑战了经典的色散分析方法。
从色散-红移关系上清晰可见FRB 20190520B远远偏离了其他快速射电暴
本研究发现的初步结果公布后，引起了国际天文界的广泛关注，这一重要发现已经催生数篇创新模型文章，例如散射时标模型、超新星爆炸解释等。
综合FAST的近期观测数据，FRB20121102A和FRB 20190520B很可能处在快速射电暴初生阶段。FAST的持续观测，特别是执行“快速射电暴巡天”优先重大项目，有望建立全新的FRB演化图景。
快速射电暴领域创始人邓肯·洛里默评价李菂团队的此次发现：“基于FRB 20190520B这些特征及其持续射电源的存在，我认为快速射电暴可能有不同的分类。随着快速射电暴样本的持续增长，预计未来几年内，我们能够拨开快速射电暴神秘的面纱。”
步天歌观千垣万宿，举天眼探寰宇苍穹。数代天文人一起用热血接力奔跑，闯过世界难题的道道关卡，实现了前沿科学领域的重大原创突破，让世界射电望远镜发展史的舞台由中国发声，身体力行地用国之重器点燃民族自豪感！
正如李菂在文章结语中所言：“FRB 20190520B的发现虽具有一定的偶然性，但更是我国持续增加的大科学装置投入取得突破的必然，得益于以南仁东先生为代表的几代天文人的努力。2020年，FAST启动“快速射电暴巡天”优先重大项目，和另一个优先重大项目“多科学目标同时巡天”，为后续观测提供了重要的时间支持。相比于其他快速射电暴，FRB 20190520B可以说是最勤奋的快速射电暴。它的“勤奋”像极了我国科研人员勤勤恳恳、默默付出、敢于坚守冷板凳的奉献精神。我们年轻一代的科研工作者出生在了一个伟大的时代，老一辈科学家们经过几十年呵护的小树苗如今已经长成了参天大树。站在巨人的肩膀上，我们更加自信，也要将这种科学精神传承下去。”
李菂（右一）和团队成员在一起
百廿余年光景里
常为新的北大
亦星光熠熠
一代代北大人在科研的道路上
数十年如一日踽踽而行
勇于探索，默默耕耘
汇聚起蓬勃向上、生生不息的北大力量
毕业季即将来临
希望浩瀚星河中
每一次北大力量的闪烁
都能带给更多北大人
勇于探索、敢于担当的精神能量
校友简介
李菂，男，1972年生，中国科学院国家天文台研究员，中国科学院国家天文台射电天文研究部首席科学家，星际介质演化及恒星形成研究团组首席科学家，FAST首席科学家。
个人经历
1995年6月毕业于北京大学技术物理系，获理学学士学位。
2002年2月毕业于美国康奈尔大学天文系，获理学博士学位。随后分别在美国哈佛-史密松天体物理中心做天文学者、在美国宇航局喷气推进实验室/加州理工学院做研究员。
2008年起担任国家大科学工程FAST项目科学家（兼职）。
2012年起，担任中国科学院国家天文台研究员、星际介质演化及恒星形成研究团组首席科学家、射电天文研究部首席科学家。
2018年起，担任中国科学院国家天文台FAST首席科学家。
个人荣誉
2005年获美国国家科学委员会学者奖（被获奖信称作“经全国遴选具有杰出科研能力的博士后学者”）
2010年获美国宇航局优秀团队奖（唯一中国籍科学家“对关键硬件的成功开发有杰出贡献”）
2017年获国家自然科学基金“杰出青年”项目资助
2017年度作为主要完成人之一获中国科学院杰出成就奖
2022年李菂团队研究成果“FAST捕获世界最大快速射电暴样本”入选2021年度中国科学十大进展
参考资料：
[1]中国天眼FAST发现首例持续活跃快速射电暴 | 国家天文台官网，2022.06
[2]全球首例！FAST如何发现这个“勤奋”的快速射电暴？| “科学大院”微信公众号，2022.06
视频及图片来源：国家天文台官网、“科学大院”微信公众号及校友本人提供
撰稿：陈韩梅