中国科学院国家授时中心昊平观测站40米射电望远镜成功探测到了来自近邻星系M81球状星团中的快速射电暴（Fast Radio Burst, FRB）重复暴源FRB20200120E的超亮爆发。这一发现填补了近邻快速射电暴与宇宙学距离快速射电暴之间的能量空白，研究成果发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上，题为“A bright burst from FRB 20200120E in a globular cluster of the nearby galaxy M81”。该研究由中国科学院紫金山天文台高能时域天文研究团组牵头的国际合作组完成，国家授时中心罗近涛研究员为合作组成员之一。

快速射电暴自2007年首次报道发现以来，其起源一直是当代天文学的一个未解之谜。目前已公开的快速射电暴源有上千例，根据是否探测到重复爆发主要分为两类，其中具有重复爆发特性的占少数，绝大多数在观测上表现为一次性爆发。这些源中，已经探测到宿主星系和红移的约有50个。最近几年内发现有两例近邻快速射电暴源，为人类理解这类现象的天体物理起源、爆发和辐射机制提供了重要线索。2020年4月28日来自银河系内磁陀星SGR 1935+2154产生的一次性快速射电暴FRB 20200428，提示爆发的驱动机制可能由核心坍缩超新星形成的超强磁场中子星/奇异星主导。同年，通过欧洲甚长基线干涉网（EVN）定位到来自距离地球约1200万光年外的M81星系球状星团[PR95] 30244的重复暴FRB20200120E，则暗示其可能由某种与年老星族有关的未知驱动机制产生。这两种形成途径可能对于天文学家理解绝大多数起源于更遥远的宇宙深处的快速射电暴具有重要参考价值。然而，这两例近邻事件的射电爆发能量远低于其他来自宇宙深处的快速射电暴。

研究团队利用昊平望远镜对FRB 20200120E进行了长时间观测，最终在1.1-1.7 GHz频率范围内探测到该源的一个极亮射电暴。其能量比此前在该波段探测到的亮度高出42倍，达到了来自宇宙深处快速射电暴中最弱重复暴能量的约1/3，填补了近邻暴与宇宙学暴的能量空白区间。随着这一新探测结果的加入，FRB 20200120E的能量分布已经覆盖到了典型快速射电暴样本的能量范围，并可能与核心坍缩形成的磁陀星和年轻脉冲星的辐射机制存在一定联系。研究团队还探讨了球状星团中可能存在的三种快速射电暴中心引擎：年轻磁陀星爆发、年轻脉冲星的巨脉冲，以及中子星相互作用模型，提出球状星团内可能存在不同于传统磁陀星形成路径的快速射电暴形成通道。这是首次探测到足够亮、能够在宇宙学距离上观测到的球状星团快速射电暴的爆发，为理解这类神秘现象的形成机制提供了新的视角和有力证据。该研究在揭示球状星团内快速射电暴形成机制方面提供了重要观测，并对未来快速射电暴的观测策略提出了新的思路。

国家授时中心昊平观测站40米射电望远镜于2014年建成，位于陕西省商洛市洛南县，射电环境良好，装备有L、S、C、X等波段接收机，目前开展的射电天文研究主要有脉冲星、VLBI观测与科学研究。

图 1：各类射电脉冲源的脉冲宽度与光度分布。红色实星代表本研究中探测到的FRB 20200120E超亮爆发。

灰色虚线表示恒定的各向同性等效能量。此次探测到的超亮爆发，填补了各类射电脉冲源在能量上的空白区域，

特别是两颗近邻FRB和其他宇宙深处FRB的能量间隙。

图2：中国科学院国家授时中心昊平观测站40米射电望远镜