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快速脉冲星暴(FRB)中一致逆康普顿散射的再探讨

高能天体物理现象 2024-07-01 v2

摘要

不断增长的快速脉冲星暴(FRB)的时空、光谱和偏振特性表明,大多数脉冲的射电辐射可能产生于其中心引擎(可能是磁星)的磁圈内。我们重新审视FRB通过一致逆康普顿散射(ICS)产生的想法,即bunches在磁星半径数百倍的距离处,作用于低频X模电磁波(快速磁声波)上。揭示了以下几点发现:1. 在一次闪耀事件期间,铸 crust 的振荡会激发kHz Alfv\'en 波。具有相同频率的快速磁声波可直接生成,或在大半径处从Alfv\'en 波转换而来,其振幅足以通过ICS过程为FRB提供能量。2. 散射截面随距离快速增大,在 r100Rr \gtrsim 100 R_\star 处可发生显著ICS,发射功率远大于曲率辐射功率,但仍处于线性散射 regime。3. 低频快速磁声波自然地将不规则相对洛伦兹等离子体在电荷耗竭区域重新分布,以形成能够为FRB提供能量的bunches所需的尺寸。4. 所需的bunches净电荷密度可低于Goldreich-Julian值,这允许强大的平行电场加速电荷,维持bunches并持续为FRB辐射供能。5. 该模型能够解释重复FRB脉冲在广泛观测特性,包括来自多个重复FRB源脉冲中观察到的高度线性和圆偏振以及窄光谱。

关键词

引用

@article{arxiv.2404.11948,
  title  = {Coherent Inverse Compton Scattering in Fast Radio Bursts Revisited},
  author = {Yuanhong Qu and Bing Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2404.11948},
  year   = {2024}
}

备注

21 pages, 8 figures. Accepted for publication in ApJ