快速射电暴引擎的约束条件

我们使用 Metzger、Margalit 与 Sironi (2019) 的同步辐射激波模型，对快速射电暴（FRB）样本（包括新发现的 CHIME 重复暴）进行建模。该模型假定 FRB 是来自中心引擎的耀斑抛射物与近似静止的外介质碰撞所产生的超相对论性磁化激波的先兆辐射。暴频率结构的下行漂移自然源于激波减速。数据与以下结论一致：FRB 由能量 $E_{\rm flare} \sim 10^{43}-10^{46}(f_{\xi}/10^{-3})^{-4/5}$ erg 的耀斑产生，其中 $f_{\xi}$ 为脉泽效率，最小体洛伦兹因子 $\Gamma \approx 10^2-10^3$，其在激波半径 $r_{\rm sh} \sim 10^{12}-10^{13}$ cm 处生成观测到的 FRB。我们推断上游密度 $n_{\rm ext}(r_{\rm sh}) \sim 10^{2}-10^{4}$ cm$^{-3}$ 以及径向轮廓 $n_{\rm ext} \propto r^{-k}$ 呈现斜率范围 $k \approx [-2,1]$（可见其在不同暴之间演化），这与上游介质为近期高能耀斑释放的离子负载壳层内边缘大体一致。暴的时间尺度、能量、速率及外介质性质与重复 FRB 起源于年轻、超高活跃耀斑磁星相符，但所提出的方法普遍适用于任何将能量脉冲式注入致密磁化介质的中心引擎。我们讨论了模型的不确定性与变化，包括 FRB 波强电场（强度参数 $a \gg 1$）对上游介质的影响。给出了磁化激波进入正负电子对的单维粒子在胞模拟，表明即使在上游电子被 FRB 波加速至超相对论速度的 $a \gg 1$ 极限下，高脉泽效率仍可保持。