快速射电暴(二)

参考文献

1. https://www.nasa.gov/audience/foreducators/postsecondary/features/F_Lyman_Spitzer.html

Hubble Space Telescope(HST)啊,Spitzer祖师[1]


2. 李菂,王培,2021,“聒噪的宇宙”,《中国国家天文》, 2月刊

快速射电暴(fast radio burst,FRB)主要来自银河系以外,它在千分之一秒就可以释放等效于太阳1-10年的辐射总能量[2],是宇宙在射频波段最为剧烈的信号。


3. Lorimer, D.~R., Bailes, M., McLaughlin, M.~A., et al. 2007, A Bright Millisecond Radio Burst of Extragalactic Origin,Science, 318, 777. doi:10.1126/science.1147532

Duncan Lorimer和 Matthew Bailes 发表了首例有关快速射电暴-“Lorimer Burst”[3]的文章。彼时还没有快速射电暴(FRB)的概念。Lorimer Burst很亮,文章中只能给出一个估算的下限,原因有二:

 (1)信号有饱和迹象;

  (2)只探测到一次爆发,无法确定是否发生在望远镜的波束中心,也就无法确定信号是否经过了设备100%的增益放大。


4. Thornton, D., Stappers, B., Bailes, M., et al. 2013, A Population of Fast Radio Bursts at Cosmological Distances,Science, 341, 53. doi:10.1126/science.1236789

2013年,Matthew Bailes的团队发布了4个Parkes巡天数据再处理找到的爆发[4]。也是在这一文章中,快速射电暴这个词被正式命名,解救了Lorimer burst的孤单。


5. Macquart, J.-P., Prochaska, J.~X., McQuinn, M., et al. 2020, Nature, A census of baryons in the Universe from localized fast radio bursts, 581, 391. doi:10.1038/s41586-020-2300-

2020年初,澳大利亚Macquart 教授总结了7例快速射电暴的信号色散与其宿主星系红移的关系[5],认为可以在标准宇宙学的框架下完全示踪此前所谓的“缺失的重子物质”。



目前公开发表的所有FRB,FAST新发现的四例快速射电暴来自漂移扫描多科学目标同时巡天,图片来源:Zhu[6] et al. 2020和Niu[7] et al. 2021

6. Zhu, W., Li, D., Luo, R., et al. 2020, ApJL, A Fast Radio Burst Discovered in FAST Drift Scan Survey, 895, L6. doi:10.3847/2041-8213/ab8e46

7. Niu, C.-H., Li, D., Luo, R., et al. 2021, CRAFTS for Fast Radio Bursts: Extending the Dispersion-Fluence Relation with New FRBs Detected by FAST, ApJL, 909, L8. doi:10.3847/2041-8213/abe7f0


8. 李菂*, 王培, 张永坤, 2021.4,《科学通报》,第11期,从“初光”开始: FAST早期科学及前景展望

笔者统计了截止到2020年底,伽马射线暴(GRB)领域和快速射电暴领域的所有正式发表论文(图五[8])。发展对比来看,快速射电暴领域从2007年至今,大致类似GRB领域从1974年1989年的发展态势,但只用了一半的时间就发表了大约2.5倍数量的论文。并且,快速射电暴领域爆发性增长的阶段才刚刚开始。


图五:FRB(实线)GRB(阴影)的论文发表情况。虚线为基于框中经验公式的对于FRB领域论文发表的一个唯像预测,图片来源:Li et al. (2021)[8]

国家天文台牛晨辉博士[8]基于CRAFTS巡天中的FRB发现,估算了在FAST的灵敏度极限允许范围内每天来自宇宙的可探测的FRB数量要超过12万次!而在FAST阈值之下,没有任何物理或天文的理由使FRB消失。


9. Li, C.~K., Lin, L., Xiong, S.~L., et al.\ 2021, HXMT identification of a non-thermal X-ray burst from SGR J1935+2154 and with FRB 200428, Nature Astronomy, 5, 378

使用慧眼望远镜的数据在《自然-天文》杂志发表了对同一暴发事件的观测结果,指出其X-射线脉冲早于射电脉冲约8秒到达地球[9],与SGR J1935+2154的距离自洽。这一磁星(SGR J1935+2154)因此成为目前唯一被观测验证的可产生类似FRB爆发(FRB200428)的天体,并且有多波段的爆发数据,为揭开与FRB有关的种种谜题奠定了基础,是一个里程碑式的成就。磁星因此成为FRB模型领域的主要热点,甚至是塌缩的希望。


10. Li, D., Zhang, X., Qian, L., et al. 2019, FAST Detects Multiple Bursts in L-band from FRB 121102,The Astronomer's Telegram, 13064

2019年,FAST重复暴深度监测计划捕捉到FRB121102一段极为活跃的爆发[10],并用天文电报(Astronomy Telegram)的形式告知同行,引导了包括ALMA、Chandra在内的多个设备进行跟进观测。2021年底,小天线阵的先导试验将启动。我们虽然迟到,但是依然给这场学术聚会注入了活力。


11. Li, D., Wang, P., Zhu, W.~W., et al. 2021, A bimodal burst energy distribution of a repeating fast radio burst source, Nature,DOI : 10.1038/s41586-021-03878-5

2019年8月30日到2019年10月20号,两个月不到的时间,FAST在59.5个观测小时内探测到至少1652个来自FRB121102的爆发事件。截止到相关论文[11]发表之时(2021.10.14),FAST在两个月内探测到的脉冲数量超过了此前所有公开发表论文中包含的来自所有快速射电暴源的脉冲之总和。


这一数据集也已经催生了一系列的研究论文[12-14]和数个研究项目。经过定标和测算,这一事件集合覆盖了超过三个数量级的能量范围,首次揭示了单一快速射电暴源较为完整的能谱(图六、图七)。在这两个月中,FRB121102的峰值爆发率达到了122次每小时,这也让大多数灾变模型难以解释。


图六:FRB 121102在2019年极端活跃期的统计。FRB能量分布通常用向高能端下降的幂律描述。此处首次探测到特征能量E0和双峰结构。图片来源:Li et al.


图7:来自FRB 121102的真实脉冲,“漂流”过脉冲数量随时间和能量的分布山峰,被天眼抓取。图片来源:Li et al. 2021[11]

12. Zhang, G.~Q., Wang, P., Wu, Q., et al. 2021, Energy and waiting time distributions of FRB 121102 observed by FAST,ApJL in press, arXiv:2107.11557

南京大学团队对同一数据集进行了独立的统计分析,指出爆发的能量分布存在具有统计显著性的时间演化[12]。


13. Wei, J.-J., Wu, X.-F., Dai, Z.-G., et al. 2021,  Similar Scale-invariant Behaviors between Soft Gamma-ray Repeaters and An Extreme Epoch from FRB 121102,  ApJ in press, arXiv:2107.12605

通过比较FRB121102的活跃爆发以及软伽马射线暴的能量和时间特征,紫金山天文台团队指出两者都可以用自组织临界现象(self-organizing criticality )去描述[13]。


14. Aggarwal, K. 2021, Observational effects of banded repeating FRBs, ApJ in press,arXiv:2108.04474

美国西弗吉尼亚大学Aggarwal基于脉冲的有限带宽提出了修正能量计算的建议[14]。


15.  CAS Newsletter #170 http://newsletter.cas.cn/wap/special/202012/t20201230_4559946.html

2020年12月1号,阿雷西博望远镜的倒塌震惊了同行。笔者在中国科学院的国际新闻网站简语纪念[15]

如果康德探测到了快速射电暴 | 赛先生天文

原创 李菂 赛先生 2022-01-06 12:00

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,001评论 6 498
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,210评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 161,874评论 0 351
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,001评论 1 291
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,022评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,005评论 1 295
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,929评论 3 416
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,742评论 0 271
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,193评论 1 309
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,427评论 2 331
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,583评论 1 346
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,305评论 5 342
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,911评论 3 325
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,564评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,731评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,581评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,478评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容