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宿主星系中等离子体结构对快速射电暴的透镜效应

高能天体物理现象 2017-06-28 v1

摘要

快速射电暴(FRB)宿主星系中的等离子体透镜能在很大距离范围内强烈调制FRB的振幅,包括重复源FRB121102约Gpc的距离。要产生焦散,透镜的色散量深度(DM {\rm DM}_{\ell} )、尺度大小(a a )以及到源的距离(dsl d_{\rm sl} )必须满足 DMdsl/a20.65 pc2 AU2 cm3 {\rm DM}_{\ell} d_{\rm sl} / a^2 \gtrsim 0.65~ {\rm pc^2 \ AU^{-2} \ cm^{-3}} 。焦散在短时间尺度(约数小时至数天,可能更短)上产生强放大(102\lesssim 10^2),同时伴随狭窄的、随历元变化的频谱峰值(0.1至1 GHz)。然而,在长持续时间(约数月)的谷值中也会出现强抑制。对于产生多重像的几何结构,产生的暴成分到达时间差将小于 1 μ1~\mus 至数十 ms,并且它们会表现出不同的表观色散量,δDMapparent1\delta{\rm DM}_{\rm apparent} \sim 1 pc cm3^{-3}。到达时间扰动可能掩盖任何周期小于1 s的潜在周期性。当到达时间差小于暴宽度时,预期会在动态频谱中出现干涉效应。强透镜要求源尺寸小于 (Fresnel scale)2/a ({\rm Fresnel~scale)^2} / a ,这可由诸如中子星磁层等致密天体满足,但活动星系核(AGN)则不行。重复快速射电暴源FRB121102的许多现象与透镜效应相似。通过获取暴的宽带频谱(从 <1<1 到10 GHz甚至更高)可检验整体图像,这也用于表征FRB源附近的等离子体环境。预期FRB源附近的透镜集合会产生丰富多样的现象。我们讨论了与透镜发生条件相关的等离子体透镜的密度、磁场和位置约束。

关键词

引用

@article{arxiv.1703.06580,
  title  = {Lensing of Fast Radio Bursts by Plasma Structures in Host Galaxies},
  author = {J. M. Cordes and I. Wasserman and J. W. T. Hessels and T. J. W. Lazio and S. Chatterjee and R. S. Wharton},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1703.06580},
  year   = {2017}
}

备注

11 pages, 7 figures, submitted to the Astrophysical Journal