頻譜圖上一道極速跳躍的曲線，揭開(kāi)了恒星磁場(chǎng)的深空奧秘。北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)近日利用 “中國(guó)天眼”(500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡 FAST)，首次成功探測(cè)到來(lái)源于恒星黑子區(qū)域磁場(chǎng)的毫秒級(jí)射電暴。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了我們對(duì)太陽(yáng)系外恒星小尺度磁場(chǎng)認(rèn)知的空白，對(duì)推動(dòng)太陽(yáng)系外的空間天氣研究具有重要意義。相關(guān)成果已于 2025 年 10 月 17 日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上。

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們一直試圖解開(kāi)恒星磁場(chǎng)的奧秘。太陽(yáng)磁場(chǎng)是驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)活動(dòng)的根源，這些磁活動(dòng)通常源自太陽(yáng)上局地的強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如太陽(yáng)黑子區(qū)域。在其他晚型恒星上，也存在著類似的磁活動(dòng)現(xiàn)象。一些恒星(如活躍的 M 型恒星)上的磁活動(dòng)比太陽(yáng)上的更加劇烈、頻繁，對(duì)近鄰行星些恒星(如活躍的 M 型恒星)上的磁活動(dòng)比太陽(yáng)上的更加劇烈、頻繁，對(duì)近鄰行星的宜居性有著顯著影響。測(cè)量恒星小尺度磁場(chǎng)是探究恒星磁活動(dòng)起源、評(píng)估其潛在空間天氣效應(yīng)的關(guān)鍵。但這項(xiàng)測(cè)量一直是學(xué)術(shù)界面臨的難題。?

在此之前，主流的恒星磁場(chǎng)測(cè)量方法(如塞曼多普勒成像)基本只能提供恒星全球性的大尺度磁場(chǎng)信息，無(wú)法分辨恒星黑子區(qū)域的小尺度磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。這就像我們只能看到一個(gè)城市的全景，卻無(wú)法辨別其街道的細(xì)節(jié)。缺乏適當(dāng)觀測(cè)手段，導(dǎo)致科學(xué)家對(duì)恒星局部磁活動(dòng)的理解一直存在空白。國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持下的北京大學(xué)田暉教授團(tuán)隊(duì)，正是要突破這一瓶頸。?

研究團(tuán)隊(duì)將 “中國(guó)天眼” 對(duì)準(zhǔn)了一顆名為 AD Leo 的活躍紅矮星。在這顆恒星上，他們探測(cè)到一種極為特殊的射電暴，其信號(hào)頻率變化速度高達(dá)每秒 8GHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往在類似恒星上觀測(cè)到的任何射電暴頻率漂移速率。研究團(tuán)隊(duì)分析發(fā)現(xiàn)，要產(chǎn)生如此快速的頻率漂移，輻射源必須來(lái)自一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度高、位置非常接近恒星表面的區(qū)域。結(jié)合對(duì)恒星磁場(chǎng)模型的分析，他們排除了大尺度磁場(chǎng)的可能性，確定信號(hào)來(lái)自黑子上方的小尺度磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。?

這一發(fā)現(xiàn)表明，恒星黑子區(qū)域的磁活動(dòng)能夠?qū)㈦娮蛹铀俚綐O高能量，這些電子在磁場(chǎng)中做回旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生獨(dú)特的射電輻射。通過(guò)分析這些射電信號(hào)的 “指紋”，科學(xué)家可以直接探測(cè)恒星表面小尺度的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。“中國(guó)天眼” 的高靈敏度射電觀測(cè)為黑子探測(cè)和研究提供了一種全新的、與光學(xué)手段互補(bǔ)的途徑?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過(guò)探測(cè)恒星黑子上方局地磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)出的射電信號(hào)，可以約束黑子的尺度，了解其上方星冕磁場(chǎng)的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確地刻畫(huà)恒星黑子的性質(zhì)。?

FAST 的高靈敏度和超高時(shí)間、頻率分辨率，是這項(xiàng)研究取得成功的關(guān)鍵。過(guò)去的恒星射電觀測(cè)時(shí)間分辨率大多只有小時(shí)或分鐘量級(jí)，很難捕捉到持續(xù)僅幾毫秒的快速變化。FAST 的觀測(cè)把時(shí)間分辨率提升到了 “亞毫秒” 級(jí)，能像高速相機(jī)一樣捕捉恒星射電輻射的細(xì)微瞬變。這種超高精度的觀測(cè)對(duì)望遠(yuǎn)鏡性能要求極高，目前世界上幾乎沒(méi)有其他設(shè)備能達(dá)到 FAST 的靈敏度。?

這一發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了恒星小尺度磁場(chǎng)觀測(cè)的空白，更為尋找系外宜居行星提供了重要啟示?；钴S恒星上的劇烈磁活動(dòng)可能剝離周圍行星的大氣，改變行星的空間環(huán)境，從而影響其形成適宜生命存在的環(huán)境。目前，科研團(tuán)隊(duì)也在利用 FAST 觀測(cè)開(kāi)展對(duì)年輕類日恒星、褐矮星、恒星 - 行星相互作用過(guò)程的探索。這將進(jìn)一步拓展我們對(duì)恒星磁活動(dòng)及其驅(qū)動(dòng)的系外空間天氣現(xiàn)象的理解。?

這道每秒跳躍 8GHz 的訊號(hào)，不僅揭示了恒星黑子的磁場(chǎng)秘密，更開(kāi)辟了一條探索系外行星宜居性的全新路徑。隨著 “中國(guó)天眼” 繼續(xù)仰望星空，科學(xué)家們相信，我們將能更準(zhǔn)確地識(shí)別那些可能孕育生命的遙遠(yuǎn)世界，在無(wú)垠宇宙中尋找地球的 “同伴”。?