快速射电暴对应体及其对中心引擎的启示

尽管快速射电暴（FRBs）的辐射机制尚不清楚，相干曲率辐射和同步辐射脉泽是颇有希望的候选机制。我们发现这两种辐射机制都适用于磁场 $B\gtrsim 10^{12}$ G 的中子星（NS）中心引擎，而对于同步辐射脉泽，中心引擎也可以是磁场 $B\gtrsim 10^{12}$ G 的吸积黑洞（BH）和磁场 $B\sim 10^8-10^9$ G 的白矮星（WD）。我们研究了与此类中心引擎相关的电磁对应体，即重复 FRB 的星云和非重复 FRB 的余辉。一般而言，对应体的能谱和流密度强烈依赖于其尺寸和总注入能量。我们将该计算应用于 FRB 121102 的星云，发现持续的射电对应体要求注入星云的平均能量注入率在 $2.7\times10^{39}~{\rm erg/s}$ 到 $1.5\times10^{44}~{\rm erg/s}$ 之间，且在约 $7$ 年内最小注入能量为 $6.0\times10^{47}~{\rm erg}$。由此，我们针对 FRB 121102 及其星云发现：（1）WD 和吸积 BH 中心引擎不被青睐；（2）旋转供能的 NS 中心引擎在 $1.2\times10^{12}~{\rm G}\lesssim B\lesssim 7.8\times10^{14}~{\rm G}$ 且初始周期 $P<180$ ms 时成立，但射电辐射效率必须高于典型射电脉冲星巨脉冲中的情形；（3）磁供能的 NS 中心引擎在其内部磁场 $B\gtrsim 10^{16}$ G 时成立。我们还发现星云中的射电发射电子可产生显著的旋转量（RM），但无法解释 FRB 121102 观测到的全部 RM。