快速射电暴是一种来自宇宙深处的射电爆发现象，它持续时间短，却极其明亮，在几毫秒的时间内释放的能量超过太阳在一个月内释放的总能量。自2007年发现以来，其起源、分类、辐射机制和周围环境一直是未解之谜，是天文学的最前沿研究领域之一。

国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜（FAST）对快速射电暴FRB 20201124A进行了54天的观测，发现了1863次爆发。详细分析发现它的法拉第旋转量（Faraday rotation measure，简称RM）存在显著变化，并伴有法拉第转化和退偏振现象。此外，它还是第一个具有圆偏振和持续时间最长的重复快速射电暴。

王发印教授领导的团队首先发现FRB 20201124A周围环境贡献的RM会改变符号，表明周围的磁场改变了方向，该现象与银河系内Be/脉冲星双星PSR B1259-63/LS 2883相似。据此，他们提出FRB 20201124A产生于磁星（磁场特别强的中子星）和Be星组成的双星系统（图1），解释了FRB 20201124A独特的观测特征。

图1. （a）磁星和Be星组成的双星系统。（b）Be星风盘的磁场和密度分布。

在该模型中，法拉第旋转量的演化是由快速射电暴辐射穿过Be星盘引起，当磁星运动到Be星和观测者之间时，法拉第旋转量会改变符号（图2）。同时，快速射电暴的辐射穿过Be星风盘时，与盘上的电子发生散射导致快速射电暴的持续时间变长；盘上物质和磁场的不均匀分布导致不同视线方向的RM值不同，产生退偏振效应；盘在垂直视线方向的磁场产生法拉第转化效应，即一部分线偏振转化为圆偏振。

这项工作提出的RM演化的新模型为解释快速射电暴的起源提供了重要线索。该模型还可以解释最新发现的其它三个快速射电暴（FRB 20190520B，FRB 20180916B和FRB 20220529）的RM演化，表明一部分快速射电暴起源于双星系统。观测发现银河系内的双星系统PSR B1744-24A的RM和圆偏振演化与FRB 20201124A相似，证实了该模型。

图2. 观测的法拉第旋转量演化（蓝色区域）和模型拟合（红色线）。

相关结果于2022年9月21日在《Nature Communications》杂志上发表，王发印教授为论文的第一作者和通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的支持。

《Nature》杂志在同日刊登了我国天眼FAST合作团队对FRB 20201124A的观测文章，王发印教授也为该论文的合作者。

文章链接: https://www.nature.com/articles/s41467-022-31923-y