高频射电天空因超新星爆发、伽马射线暴、黑洞吸积盘耀发等暂现天体而熠熠生辉，但低频射电天空却表现得异常安静。然而，这种平静正在被打破。以平方公里阵列（Square Kilometre Array, SKA）及其先导望远镜为代表的新一代射电望远镜，正以比以往更深入、更广泛的观测能力，迎来射电暂现源研究的新时代。
上海天文台的张翔助理研究员与Hurley-Walker博士等通过分析位于澳洲的SKA低频先导望远镜默奇森宽场阵列（Murchison Widefield Array，MWA）的巡天观测数据，发现了一个具有异常缓慢周期性辐射的致密暂现源。这颗暂现源于2018年初出现，其爆发周期约为18分钟左右，比已知的最长的脉冲星爆发周期长9倍，每次爆发持续30-60秒左右，也包括短时标（<0.5秒）的爆发，而在更多情况下，观察到的是比较平滑的以小时为单位演变的轮廓，在爆发期间，它是150 MHz波段南天最明亮的30个射电源之一。
科研团队在随后的光学、红外、高能观测中，均未发现它的对应体。对其射电脉冲的色散测量表明，这个暂现源位于银河系内，与太阳系的距离约4200光年。偏振测量显示出，此暂现源的线偏振度约为90%，超过了150 MHz波段中同一观测模式下的所有已知脉冲星（由于观测方法导致的平滑效应，此模式下观测到的脉冲星线偏振度不超过70%），表明该暂现源存在超强磁场。该暂现源的长周期和低频波段的高偏振度均无法用已知脉冲星的理论模型和观测特征来解释，研究人员由此排除了它是一颗普通脉冲星的可能性。这颗致密暂现源一经发现，即引起国际科学界对其性质的广泛热议。该研究团队认为，它更有可能是一颗磁星（Magnetar）或者是一个拥有超强磁场的白矮星。
这一发现为搜寻低频暂现源打开了一扇新的窗口：由于银道面区域有复杂的射电辐射结构和较强的星际闪烁，在以往的大多数低频射电巡天项目中，对暂现源的搜寻往往局限于远离银道面的区域，没有对周期为几分钟到几小时的暂现源进行过系统搜寻。这一发现是在银道面区域长周期暂现源的首次探测，如果能继续探测到更多具有类似特征的暂现源并揭示其物理性质，则意味着在银河系内存在一类具有超强磁场的长周期星体，有助于全面了解恒星的演化和死亡。该团队正在开展系统性的搜寻，以发现更多的这种类型的星体，并建立一个大样本进行统计研究，从而填补磁星研究的空白。
这一暂现源的发现得益于高灵敏度的SKA低频先导射电望远镜，以及根据SKA数据特点定制的SKA计算集群。论文的第二作者、上海天文台张翔承担了这项工作中的偏振校准和偏振数据分析，并制作了论文中的三幅关键图像。由于该项目的原始数据量巨大，数据处理中间过程产生的数据量更大（超过1000万个图像文件），数据处理过程复杂，数据处理软件对计算集群的访存输入输出（IO）带宽、数据IO带宽、高并发任务和高并行化处理都有极高要求。基于上述SKA偏振数据处理的特点和极高要求，上海天文台作为MWA的正式成员，利用自主研发的中国SKA区域中心原型机，在国家科技部、中国科学院、SKA中国办公室和上海市科委的支持下，联合国际SKA科学团队针对SKA重点科学目标开展了一系列科学研究。在本项研究工作中，中国SKA区域中心原型机承担了该项目部分MWA数据的存储，参与了宽波段偏振数据的处理，完成了部分偏振图像的分析，并与澳大利亚SKA区域中心的计算设备共同完成了其他数据处理任务。
MWA发现长周期暂现源：上方为暂现源图像，下方为MWA天线示意图。
图像来源：澳大利亚国际射电天文研究中心（ICRAR）
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【注】：
MWA是SKA低频望远镜的先导设备，位于澳大利亚西部的默奇森射电天文台（MRO）。上海天文台作为正式成员单位参加MWA的II期运行，优先获取相关数据及科学资源。中国参加MWA国际合作有助于培养我国科学数据处理和科学分析研究的人才队伍，为将来SKA1科学目标研究、SKA1大数据以及中国SKA区域中心做准备。
作为SKA低频望远镜的先导项目，MWA将致力于宇宙再电离、河内与河外星系巡天、时域天文物理、太阳与电离层等方向的科学研究。通过SKA先导望远镜的相关国际合作，上海天文台为中国****创造更广阔的科学平台，让中国****与全球科学家在各个科学技术领域展开丰富交流，为更广泛、深入国际合作扎实根基、创造机遇，也助力中国****快速接轨国际一流团队，借先进科学装置之力，集中外智慧，突破技术挑战，共同推进前沿科学研究，加速中国SKA科学团队的培养和中国SKA区域中心的建设。
中国SKA区域中心原型机自2019年11月建成至今已连续两年获得中国十大天文科技进展，并被SKAO（平方公里阵列天文台 Square Kilometre Array Observatory）国际组织认可为“国际首台SKA区域中心原型机”，未来将持续为SKA先导望远镜的大型巡天项目提供计算资源和技术支持，助力全球SKA科学家产生更多原创成果。中国SKA区域中心原型机的建设得到了国家重点研发计划大科学装置前沿研究专项（2018YFA0404603）和中国科学院国际合作局国际大科学计划培育专项 （114231KYSB20170003）的支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04272-x
科学联系人：
张翔，中国科学院上海天文台，xiang.zhang@shao.ac.cn
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