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快速射电暴作为减速相对论性激波上的同步脉泽辐射

高能天体物理现象 2019-04-10 v2

摘要

快速射电暴(FRB)可产生于超相对论磁化激波处的同步脉泽辐射,例如年轻磁星耀发抛射物所产生。我们将同步脉泽的 PIC 模拟结果与会应用于 GRB 的自相似激波减速动力学结合,探讨其对 FRB 辐射的启示。我们假设超相对论抛射物撞入的上游环境是此前耀发后释放的温和相对论重子加载壳层,其动机是在更大尺度上驱动与重复暴 FRB 121102 重合的持久射电星云及其高推断旋转量所需的高电子–离子注入率 Mdot ~ 1e19-1e21 g/s。当激波前对受激康普顿散射的光学深度降至 <~ 几 时,观测射电 fluency 达到峰值,该条件将 GHz 观测者置于脉泽 SED 的高频尾。给定离子壳层抛射事件间隔 ~1e5 s 类似于 FRB 121102 最强暴的出现率,我们演示了频率 ~0.1-10 GHz、各向同性辐射能 ~1e37-1e40 erg、时长 ~0.1-10 ms 的 FRB 可由能量 ~1e43-1e45 erg 的耀发产生。激波波前的减速与上游介质透明度增加产生峰值频率的 temporal 衰减,类似于 FRB 121102 与 FRB 180814.J0422+73 子暴中的下行漂移。为 FRB 辐射需主要离子注入事件间 >~ 1e5 s 延迟以在引擎周围清除足够低密度,这可解释 prolonged “暗”期与成团暴到达时间,并导致色散量的随机变化。激波处加热的热电子产生寿命短于 <~ 1 ms(1 s)的伽马射线(X 射线)同步暂现源,类似于 GRB 余辉。

关键词

引用

@article{arxiv.1902.01866,
  title  = {Fast radio bursts as synchrotron maser emission from decelerating relativistic blast waves},
  author = {Brian D. Metzger and Ben Margalit and Lorenzo Sironi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1902.01866},
  year   = {2019}
}

备注

15 pages, 8 figures, accepted to MNRAS after minor revisions