关于快速射电暴（FRBs）的起源

我们推导了与 FRB 121102 相关的持久源的严格约束：尺度 $10^{17}$ cm $<R<10^{18}$ cm，年龄 $<300$ yr，特征电子能量 $\varepsilon_e\sim0.3$ GeV，总能量 $\sim10^{49}$ erg。热辐射等离子体被质量为 $M_c<0.03 (R/10^{17.5}{\rm cm})^4 M_\odot$ 的冷等离子体约束。该源几乎被分辨，并可能通过 10 GHz 观测被分辨。$\varepsilon_e\sim m_p c^2$ 这一事实表明，热等离子体是由一个温和相对论性的、质量 $M\sim10^{-5} M_\odot$ 的壳层抛射产生的，该壳层传播到延展的环境介质中或与预先抛射的质量为 $M_c$ 的壳层碰撞。推断的等离子体性质与典型的“magnetar wind nebulae”模型预测不一致。我们提出了一种产生 FRBs 的物理机制（独立于持久源模型）：从一个潜在致密天体（$R_s\sim10^{6}$ cm）抛射极高相对论的壳层，能量 $E_s=10^{41}$ erg、洛伦兹因子 $\gamma_s$~$10^3$，进入周围密度 $n\sim0.1/cm^3$ 的 e-p 等离子体（与为 FRB 121102 相关持久辐射产生等离子体的推断一致）。这种具有 FRB 事件典型能量的壳层抛射导致适用于 GHz 波段强同步辐射脉泽发射的等离子体条件，$\nu_{ coh.}\sim0.5(E/10^{41}erg)^{1/4}$ GHz。在该模型中，沉积能量的大部分转化为持续时间为 $R_s/c$ 的 FRB，并伴随能量低于 FRB 的 ~10 MeV 光子。与典型超新星抛射物相比，该源相关的推断能量和质量较低。这可能暗示某种类型的“弱恒星爆发”，其中形成一颗质量相对较低、能量抛射较少的中子星。然而，当前对 R 的上限不允许排除 $M_c\sim1M_\odot$。