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快速脉冲星(FRB)的准稳态辐射可由磁星风星云解释

高能天体物理现象 2026-03-10 v2

摘要

在已知的超过 1000 颗快速脉冲星(FRB)中,仅有 5 个来源——FRB 20121102A、20190520B、20201124A、20240114A 和 20190417A——确认与持久射电源(PRS)相关联。观察到的准稳态辐射与磁星风星云(MWN)与超新星(SN)喷射物的复合辐射相吻合。我们采用一种包含简化喷 nebula 动力学和粒子加速处理的现象学模型,计算能源电子的动力学方程所产生的 synchrotron 辐射,通过考虑电子-正电子对与喷 nebula 光子相互作用的电磁级联效应。我们模型的框架下,旋转驱动情景需要一个年龄为 tage20yrt_{\rm age}\approx 20\,{\rm yr}、磁场为 Bdip(35)×1012GB_{\rm dip}\approx (3-5)\times10^{12}\,{\rm G}、初始旋舆期 Pi1.53msP_i\approx 1.5-3\,{\rm ms} 的年轻中子星,位于一种极度剥离的超新星前体,以解释来自 FRB 20121102A 和 20190520B 的辐射。相比之下,FRB 20201124A 需要 tage10yrt_{\rm age}\approx 10\,{\rm yr}Bdip5.5×1013GB_{\rm dip}\approx 5.5\times10^{13}\,{\rm G}Pi10msP_i\approx 10\,{\rm ms},位于常规坍缩超新星前体。对于磁星-脉冲情景,年龄为 tage25/40yrt_{\rm age} \approx 25\,/40\,{\rm yr} 的 USSN 前体和 tage12.5yrt_{\rm age} \approx 12.5\,{\rm yr} 的 CCSN 前体分别可解释 FRB 20121102A/20190520B 和 FRB 20201124A 的观察到的辐射。最后,我们基于近源等离子体对观测 DM 贡献估算出最小中子星年龄 tage,min13yrt_{\rm age,min} \sim 1-3\,{\rm yr},并从无射电信号衰减效应推导出 tage,min6.510yrt_{\rm age,min} \sim 6.5-10\,{\rm yr}

关键词

引用

@article{arxiv.2412.19358,
  title  = {Quasi-steady emission from repeating fast radio bursts can be explained by magnetar wind nebulae},
  author = {Mukul Bhattacharya and Kohta Murase and Kazumi Kashiyama},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.19358},
  year   = {2026}
}

备注

14 pages, 8 figures, 2 tables; Version published in MNRAS