约束 HI 自旋温度演化的研究——基于快中频脉冲的探索

快中频脉冲（FRB）发射宽带射电波辐射，罕见情况下可能编码由其宿主星系星际介质中产生的原子氢（HI）吸收信号。将此类信号与高分辨率HI发射图谱相结合，为探测宇宙尺度上中性气体动力学提供了独特机会，通过约束HI激发温度 $T_{spin}$ 来刻画中性气体相态及其所在星际环境中的热力学过程。虽然目前尚无人记录过FRB的吸收信号，但我们以ASKAP检测到的亮度为35 Jy ms、宽度为0.2 ms的FRB 20211127I为例，证明了可行性。我们发现其脉冲平均谱中积分光深的3σ上限为33 km s$^{-1}$，并据此在经3小时MeerKAT L波段观测得到的HI发射数据基础上，确定了 $T_{spin}$ 的下限为26 K。尽管此案例提供的约束有限，但我们指出，利用当前MeerKAT/ASKAP/DSA望远镜观测 fluence大于20/70/150 Jy ms且为窄脉冲且不重复的FRB，可探测积分光深降至5 km s$^{-1}$以下。此外，我们还指出，利用FAST的卓越灵敏度对来自高度活跃重复FRB的数千个脉冲进行堆积，也是一种可行的测量HI吸收及从而确定 $T_{spin}$ 的方法。最后，我们讨论了HI吸obreath如何解决FRB科学中的若干现存挑战，为定位脉冲在宿主星系中的位置提供物理锚点，并有助于厘清脉冲在宿主星系中对色散及散射贡献的具体贡献。