快速射电暴观测性质的统计分析及对起源模型的限制

发布时间：2020-09-14 16:56

　　快速射电暴(Fast Radio Burst;FRB)是一种持续时间仅为数毫秒的脉冲式射电辐射瞬时增量天文现象,其瞬时辐射流量可达0.1～100央斯基(Jy)。观测上可将FRB分为重复性和非重复性两种类型,后者占已观测样本的绝大多数,前者仅有两例。FRB的起源以及是否存在具有本质差异的不同类型目前都还是未解之谜。依据FRB的空间分布和对它们色散量、法拉第旋量的测量,目前普遍认为FRB很可能具有宇宙学起源且与致密天体存在关联。本文首先对已有的FRB起源模型开展了广泛的调研和梳理,发现可将大部分模型归结为致密天体的剧烈活动包括塌缩和致密双星系统的相互作用乃至并合两大类型。这些模型或多或少都可以解释FRB的一部分观测特征,但均未能给出十分细致的模拟计算和观测拟合。为了更好地理解FRB的观测性质和对各类模型给出观测限制,本文对FRB的辐射流量、色散量(红移)和辐射总能量的分布开展了详细的统计研究。我们首先收集了Parkes、ASKAP与UTMOST等不同望远镜观测到的FRB样本,根据它们的LogN-LogF关系图讨论了FRB的宇宙学起源。其次,基于对FRB色散量不同来源的考虑,推算了FRB样本的红移值,从而得到了它们的辐射总能量,并做了相应的能谱k改正。对应于致密星活动和并合两类模型,我们进一步假设不同红移处的FRB爆发率可能正比于恒星形成率或与恒星并合之间存在时间延迟效应。再结合对不同望远镜灵敏度的估计,我们对FRB的红移和能量分布开展了模型拟合,并据此发现致密星并合模型可能更有利于解释FRB观测。与此同时,我们也为FRB的全天暴发率给出了新的估计。
【学位单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P16
【部分图文】：

脉冲形状,区位,频率,射电脉冲

同年的《科学》（Ｓｃｉｅｎｃｅ）杂志上Ｗ。这个射电脉冲被澳大利亚Ｐａｒｋｅｓ望远镜逡逑上３个１．４ＧＨｚ波段的接收器探测到，所以其空间定位较为准确，位于小麦哲伦星逡逑云附近约３°的地方（图１．１）。不过由于其信噪比（Ｓｉｎｇａｌ－Ｎｏｉｓｅ邋Ｒａｔｉｏ邋—般简写逡逑—１—逡逑

样本,高银纬,银道面,事件

置十分靠近银道面（＆＝＿４．００３°）。同时因为测得色散量为７４６ｐＣｃｍ－３，这也使逡逑得人们更加倾向于ＦＲＢ事件为河外起源。１年之后，Ｔｈｏｒｎｔｏｎ等人＠在《科学》杂逡逑志上发布了最新的高银纬的４个快速射电暴的观测数据（图１．２）。其峰值流量均逡逑在０．１？ｌＪｙ的量级之内且测得其脉冲宽度满足关系？时间延迟效应逡逑满足以？！／－２＾３＃＾６邋（具体计算见附录Ａ）。至此，人们对于快速射电暴这个新逡逑兴领域的研宄正式拉开序幕。逡逑ｌ．Ｓｊ逦．逦！逦！逦：逦．逦？逦．￣￣逡逑＼逦ＦＲＢ１１０２２０逡逑：：！逦＾逦：逡逑１．５．逦逦逦■逦＿＿逦逦逦■逦逦逦逦—逡逑１邋0逦ＦＲＢ邋１１０６２７逡逑０．５＾逡逑ｉ逦Ａ逡逑１邋？－５｜—＾￣■—１—■—■—■—一逡逑Ｉ邋１．０逦ＦＲＢ１１０７０３邋－逡逑°－５逦Ａ逦＇逡逑１．５ｊ逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦—逡逑ｉ．ｏ－逦ＦＲＢ１２０１２７逡逑0．５逦｜＼逡逑０逦２０逦４０逦６０逦８０逦１００逦１２０逦１４０逡逑Ｔｉｍｅ邋（ｍｓ）逡逑图１．２：邋Ｔｈｏｒｎｔｏｎ邋ｅｔ邋ａｌ．２０１３？发表的４个快速射电暴样本。逡逑将人们对于快速射电暴的研究推上高潮的是重复暴ＦＲＢ１２１１０２的发现。２０１４逡逑年Ｓｐｉｔｅｒ等人在脉冲星探测巡天计划中探测到了一个低玮度的快速射电暴ＦＲＢ１２１逡逑１０２Ｗ，发现它的谱呈现出双峰结构。之后在２０１５年、２０１６年又观测到这个源的多逡逑次暴发１８，９１。这种重复暴发的现象是当时探测到的其余快速射电暴所不具备的。逡逑因为暴发的重复性排除了起源中的灾难性性并合事件

天赤道,银纬,色散量,分部

逦９０逡逑Ｇａｌａｃｔｉｃ邋Ｌａｔｉｔｕｄｅ邋ｂ邋（ｄｅｇ）逡逑图１．４：快速射电暴的色散量和银纬分部，图片来源于Ｃ0ｒｄｅｓｅｔａｌ．２０１６［３５］逡逑—４—逡逑

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