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33岁PI一招鲜吃遍“天”，3年5发顶刊-天天热点评

2023-05-28 13:18:33     来源 : 中国科学报

近日，中国科学院国家天文台研究员李菂领衔的团队在Science发表论文，介绍他们在快速射电暴领域新的重要发现。33岁的之江实验室研究专家冯毅为共同第一作者。

这已是冯毅自2021年以第一作者身份在Nature发表论文以来，不到三年时间内的第5篇N/S论文。


(资料图片仅供参考)

如此高效且高质量的产出，他的秘诀是什么？

“没有‘中国天眼’，没有实验室团队，这一切不可能发生。”冯毅在回答《中国科学报》这个问题时说道。

尽管谦逊，但我们仍能从冯毅的研究工作中看出端倪：他靠智能计算，从浩如烟海的天文探测数据中深度挖掘，以寻找宇宙奥义。他的工具是高性能计算机，天文数据则主要来自于部署在世界各地的天文望远镜，这其中就包括世界上最大的单口径球面射电天文望远镜——FAST。

“智能计算为基础研究带来了新工具和新范式。科研人员未必预料得到的创新突破，也许就会在智能计算与天文研究的融合创新中涌现出来。”冯毅说。

冯毅受访者供图（下同）

自称动手能力不强，“宇宙为我做实验”

快速射电暴，是冯毅近年来的研究重心。

“什么是快速射电暴？这是一种非常剧烈的宇宙爆发现象，‘快速’指它发生得很快，在毫秒量级；‘射电暴’指它的能量非常巨大，每次释放的能量可能比太阳一年释放的能量更多。”在解释这个拗口的天文名词时，冯毅娓娓道来：这是一种目前没有公认解释、神奇的天文现象，也勾起了他无限的好奇心。

2007年，快速射电暴（FRB）首次被人类探测到，之后迅速成为全球天文科学家关注的焦点。

但关于FRB的起源和演化，一直是个谜。在天文学界，有大概50个关于FRB起源的理论——这个数字曾一度大于人类观测到的FRB的次数（数量）。

起初，受困于FRB样本太少，关于其起源、演化等方面的研究让实验天文学家一筹莫展，直到人们观测到了“重复暴”。

重复暴，顾名思义，就是“重复爆发的快速射电暴”。2019年，李菂团队通过FAST观测到了持续活跃的快速射电暴，命名为“20190520B”——这是中国天眼FAST“多科学目标同时巡天（CRAFTS）”项目所发现的、世界首例持续活跃重复暴。

“20190520B”持续可靠：自其2019年5月20日现身以来，对它的每次监测都有一个或多个望远镜探测到其爆发。

冯毅告诉《中国科学报》，重复暴的出现，让快速射电暴的研究不再是大海捞针，天文学家可以对特定目标持续检测，以捕获更多爆发数据。

“我非常好奇最新的观测为我们揭示了宇宙哪些奥秘。”冯毅说：“我动手能力不强，实验物理并非我的强项。但天体物理不同，是宇宙在为我做实验。我要做的就是运用科学的方法，解开宇宙星体的奥秘。”

与快速射电暴的故事

2022年3月，快速射电暴的奥秘被冯毅揭开小小一角。

他通过对快速射电暴偏振的计算分析发现，不同快速射电暴的表现，可以用一套统一的公式来描述。

不同射电暴被“统一”在一幅图内

这是什么概念呢？如果它们能够被“统一”在一套公式内，那么这些不同表现的快速射电暴，有可能是同一种天体演化到不同阶段所呈现的样子。

还记得吗？快速射电暴的起源和演化一直是个谜，有数十个关于它们起源的理论。冯毅的这个重要发现，或许还不能直接验证某个起源理论模型，但它提供了一种研究快速射电暴复杂环境的独特方法，也为构建重复快速射电暴的演化图奠定了基础。

这项成果，冯毅以唯一第一作者身份发表于Science，并与他深度参与的另两项研究成果一道，入选“2022年度中国科学十大进展”。

而文章开头最新这篇Science成果，则将对快速射电暴的起源研究又推进了一步。

“快速射电暴几乎都处于遥远的银河系外，通过认知其周边环境等间接方法探索其起源是重要的方法。因此，能确定快速射电暴所处系统的环境信息，是一件非常重要的事。”冯毅告诉《中国科学报》，新成果揭示的，正是快速射电暴所处系统的环境信息。

研究团队利用位于澳大利亚的帕克斯望远镜和位于美国的绿岸望远镜，对“20190520B”进行了长达17个月的监测。拿到观测数据后，冯毅运用智能算法去繁就简，测量并分析了其中的偏振数据。结果发现，其“法拉第旋转量”存在巨大变化。

“法拉第旋转量隐藏了诸多宇宙磁场环境特征，对于射电天文学研究至关重要。”冯毅解释说，通过分析法拉第旋转量，可以反推快速射电暴所经过的宇宙磁场环境。

冯毅和研究团队利用之江智能计算天文平台的算法高效处理数据，通过综合分析发现，“20190520B”的法拉第旋转量经历了两次正负值剧烈转变的过程。

快速射电暴周围的反转磁场示意图。图片来源：Science APE

“这显示出它周边磁场存在着极端反转，也就意味着‘20190520B’可能处在双星系统中，而双星的伴星可能是黑洞或者大质量恒星。”冯毅认为，这一发现将对快速射电暴起源研究向前推进了重要一步。

他透露，下一步他们将通过继续监测和计算分析，确定法拉第旋转量等变化的周期性，以进一步确定它是否处于双星系统中。这项工作，在不久的未来就会有新突破。

一招鲜：既有个人天分，也有团队加持

33岁的冯毅目前是之江实验室智能计算平台研究中心研究专家，负责牵头建设“快速射电暴数据分析及可视化平台平台”。他所擅长的，也正是在天文中引入智能计算技术，破解数据筛选和分析难题，让巡天数据处理“拨开云雾见月明”。

凭借这一招鲜，冯毅和团队在计算天文领域“大杀四方”：自2021年加入之江实验室以来，3年间他已手握多篇天文领域顶刊论文，N/S论文更是多达5篇。

这一招鲜，他是怎么炼成的？

同龄人中，冯毅的成长之路是“开了挂”的。

还在小学一年级，冯毅就与科学“结缘”：在书店一眼就看中了《中国少年儿童百科全书》这样的大部头；书中牛顿、爱因斯坦、伽利略等科学家的故事让他沉迷，在小小少年心中种下了好奇心的种子。

初中起，冯毅开始接触数学竞赛，并渐渐产生兴趣深入其中。升学进入华中师范大学第一附属中学理科实验班后，高中三年又专注物理竞赛，并在高三那年顺利保送清华大学物理系。

冯毅说，中学对数学、物理等学科的系统学习，加深了他对科学的兴趣，同时也为他后来从事天文计算研究埋下伏笔。

在清华的学习，冯毅的“物理世界”愈发多彩多姿。凭着兴趣，他最终选择了天体物理专业。2014年，冯毅前往美国加州深造，并很快小有建树——以一作身份在Nature发表论文，阐释他在“疏散星团化学组分均匀性的起源”方面的理论见解。

学霸的世界谁懂？在这之后，冯毅的研究经历了两年的“阻滞”，他回国创业，在北京做了一家手机游戏公司的合伙人。

毕竟缺少创业经验，冯毅和他的创业伙伴在激烈的市场竞争中，难以像他在科学探索中那样如鱼得水，于是再度续上了与科学的缘分。

“还是做学术更有趣。”冯毅说，特别是，他发现之江实验室非常支持年轻人，且人事管理制度很灵活，这让他们的团队得以在一两年内从几个人发展到30多人，迅速搭建了队伍、完善了科研机制和平台建设。

冯毅（左一）与团队成员交流

他还提到，他们整个计算天文团队都非常感念南仁东先生：“很感谢他领导建设的中国天眼和他留下来的精神遗产，我们非常荣幸能站在前辈的肩膀上，引领国际。”

那么，在这样的条件和背景下，会不会有额外压力、是否担心未来没有如此旺盛的产出？

冯毅回答说：“不担心，（相比发论文）做好研究是最重要的；我也不太喜欢预设和承诺，把每个科学问题想明白、做清楚，就知足了。”

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl7759

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo6526

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