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2017-9-2

FRB 121102的“复发对”

归档于: 天文空间科学, 知识理论 @ 6:26 pm

自从天文学家认识到FRB 121102能够重复发作以来,这个快速射电暴就一直是相关研究领域的焦点。从使用干涉仪为该暴定位并确定其距离,到搜索它在其他波段的对应体,不一而足,试图解释其复发现象的理论模型更是不计其数。这回8月下旬公开的一篇短论文又进行了一次别出心裁的尝试,以图理解该暴历次发作时的成对现象。

之前介绍FRB 121102的多波段观测时说过,这个暴在2016年9月16日和18日共发生了4起复发。当时没有指明的一点是,这4起复发是在这两天内各出现两起的,其中16日的两起间隔不过数十毫秒,与数毫秒的脉冲宽度相比并不算长,不妨视作一对。同时,8月早些时候发表的一项射电与光学FRB联测工作虽然又是以光学零结果告终,但其中指出,他们今年使用德国的Effelsberg望远镜发现了两起相隔约34毫秒的事件,并特别说明这可能是暴源内在周期性的表征。考虑该暴目前已有25次复发发表,这其中就有4起可以视作两对,成对的概率并不算低。

更进一步,这两对4起复发的间隔之短,也明显偏离了泊松分布,理应具备更深层的物理解释。所以这篇短论文的作者、来自华盛顿大学圣路易斯分校的J. I. Katz提出,既然存在这样的成对现象,且主流理论认为FRB(至少是这个复发暴)来自脉冲星相关过程,那么不妨考虑这样一种可能性:它与自转型暂现射电源(RRAT)相似,每次爆发都由星体的某种规律性来控制,只是这里的消零现象较RRAT还要严重得多,有高达99.9999%的脉冲根本不存在,或是受距离影响无法被地球上的望远镜探测到而已。

假设这种可能性是正确的,那么不难理解,FRB 121102的任意两次发作的时间间隔都应该是暴源脉冲星自转周期的公倍数。因为前述两对爆发的时间间隔分别是37.3秒和34.1毫秒,我们有理由认为,星体的自转周期应该是二者之差——也就是3.2毫秒的整数分之一,所以这是一颗毫秒脉冲星。当然,在当前试图以中子星来解释快速射电暴的尝试中,快速自转基本上是一个必备的条件,否则难以应对极高的能量要求。又考虑中子星(以至夸克星)的可能物态,哪怕形式再硬,这个整数也很难超过5,否则星体难以幸免于瓦解的命运。

当然,想用时间间隔较长的其他复发来估计暴源内在周期就非常困难了。且不说不同观测不能保持时间的连贯性,因此对毫秒级时标的分析几乎无用,哪怕在同一次连续的观测中,数秒乃至更长的时间间隔也难以让短暂的周期显山露水。若能持续关注FRB 121102,发现更多的复发对,保不准会有什么新的收获。

另外一个问题就是,天文上有很多分布偏离泊松形式,但明显不具备周期性的现象,如软伽玛射线复现源(SGR)的耀发,它们来自磁星壳层的破裂和重组诱发的星震,而与星体自转无甚关联。但Katz认为,FRB 121102并不像是某类间歇性天体活动的一部分,更像是窄辐射束在方向上随机摆动的结果,只是并没有针对这个不像给出具体原因。考虑确有研究者希望用磁星的巨耀发来解释复发FRB,或许这一点是因为该暴复发过于频繁,认为其源自SGR多少有些离谱的缘故?

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