论文摘要
快速射电暴是近些年新发现的极端射电爆发现象,他们的观测时标是ms量级,波段都在GHz左右,能量在1039erg左右,辐射的亮温度极高达1035K。观测上发现,有的快速射电暴会重复爆发,而有的并未观测到重复爆发。因此,快速射电暴可分为重复和非重复暴快速射电暴两类。多方面观测也表明,重复暴与非重复暴很可能有不同的物理起源。理论上,大量的模型被提出来分别解释重复快速射电暴和非重复快速射电暴。重复暴模型有年轻脉冲星的巨脉冲、年轻磁星的巨耀发、中子星吸积白矮星、中子星穿越小行星带、脉冲星磁层受扰动、活动星系核的活动等等。非重复暴模型有超质量的中子星塌缩成黑洞、双中子星并合、双白矮星并合、中子星和黑洞并合、双黑洞并合等等。我们研究了带电双黑洞绕转和并合时的电偶极辐射过程,并且发现如果是带有一定电量的MPBH～1028g的原初双黑洞并合,那么并合过程中产生的电偶极辐射,从频段、时标、能量、谱型等方面都与快速射电暴的观测相符。根据快速射电暴能量E～1039erg的要求,原初黑洞需要带有q～10-5的电荷量,其中q=Q/（?）GMPBH为无量纲化电荷量,Q为原初黑洞的电荷量。原初黑洞通过Wald机制或者吸积磁单极子,确实有可能可以带上q～10-5的电（磁）荷量。假设原初黑洞的带电量分布是幂律分布φ（q）（?）q-α,如果观测到的非重复快速射电暴是产生于带电原初双黑洞并合,那么对快速射电暴样本分析可以得到α=-3.0±0.1。假设所有非重复快速射电暴都由带电原初双黑洞并合产生,我们发现,要解释非重复快速射电暴的事件率,需要MPBH～1028g的原初黑洞的丰度仅为f～10-5,远低于当前天文观测限制的上限,其中f=ΩPBH/ΩM为原初黑洞总质量与宇宙总质量之比。因此,我们的原初双黑洞并合模型也可以解释快速射电暴的高事件率。需要指出,我们所研究的电偶极辐射适用于任何的带电双致密星系统,是双致密星系统并合过程中重要的引力波电磁对应体。虽然已经有大量的物理模型被提出,但由于宿主星系和对应体观测的缺失,目前还仍然不清楚快速射电暴的物理起源。因此,我们把目光转向从大样本数据分析,试图从数据中寻找快速射电暴物理起源的蛛丝马迹。我们基于Parkes和ASKAP的非重复快速射电暴样本,利用Lynden-Bell方法研究了非重复快速射电暴的能量分布和事件率随红移的演化。发现对于Parkes样本,能量函数可以用拐折幂律拟合,而ASKAP样本,能量函数可以用单幂律拟合。对Parkes样本的分析发现,一直至红移z～1.7都与恒星形成率大概符合上。但是,对ASKAP的样本分析却发现,直至红移z～0.7,事件率随红移的演化要比恒星形成率上升快得多。此外,基于Parkes样本,相应的探测阈值为2Jyms,我们得到了非重复快速射电暴的本地事件率为ρ（0）≌（3.2±0.3）× 104Gpc-3yr-1。而基于ASKAP样本,相应的探测阈值为51 Jyms,得到的本地事件率为ρρ（0）≌（4.6±0.3）× 103Gpc-3yr-1。我们认为,我们得到的结果,对于人们认识非重复快速射电暴的起源是一个积极的线索。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 邓灿敏
导师: 吴雪峰,梁恩维
关键词: 快速射电暴,起源,中子星,黑洞,事件率,能量分布
来源: 中国科学技术大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 天文学
单位: 中国科学技术大学
分类号: P16
总页数: 100
文件大小: 7863K
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