快速射电暴光学对应体在中国未来大视场望远镜中的可探测性分析

快速射电暴是近年来发展最快的天文学科之一。理论上,快速射电暴可能存在毫秒到小时时标的光学对应体.快速射电暴光学对应体有可能在中国未来大视场望远镜中探测到,例如:中国空间站工程巡天望远镜(China Space Station Telescope,CSST)、中国科学技术大学和紫金山天文台合作的2.5m大视场巡天望远镜(WideField Survey Telescope,WFST)和地球2.0(Earth 2.0,ET)等。快速射电暴光学对应体通常分为毫秒时标光学对应体、小时时标光学对应体和光学余辉。前两者可产生于快速射电暴的高能外延或是快速射电暴的射电辐射与高能电子的逆康普顿散射,探测率与光学-射电流量比η_(v)关系密切.对于毫秒时标光学对应体,最理想情况下WFST、CSST和ET的探测率可以达到每年上百个.当η_(v)~10^(-3)时,WFST、CSST的年探测率仅为1个的量级,ET的年探测率为19.5个.对于小时时标光学对应体,最理想情况下超新星遗迹的年龄为5年且η_(v)约为10^(-6)时,年探测率可到100以上.FRB200428的X射线对应体表明,快速射电暴可能产生相对论性外流并且与星际介质相互作用产生光学余辉.结合快速射电暴的能量、在宇宙中的分布以及标准余辉模型,可以对快速射电暴余辉的可探测性进行研究.当总能量-射电能量比与FRB200428类似(ζ=10^(5))时,CSST、WFST和ET的年探测率分别为1.3、1.0和67个。

快速射电暴的观测及理论研究进展

快速射电暴是近几年观测到的一种在射电波段短暂出现的高能天体物理爆发现象。它们的光变曲线通常表现为单个脉冲轮廓,持续时间一般为若干毫秒,大部分峰值流量密度可达到央斯基量级。对快速射电暴研究概况进行了评述,系统描述了快速射电暴的观测进展,介绍了已提出的快速射电暴前身星物理模型及快速射电暴在天体物理领域中的应用等,也对快速射电暴的未来研究进行了展望。

快速射电暴X射线对应体的量子电动力学磁重联起源

快速射电暴(FRB)是宇宙中短时标的射电闪耀现象.近期,来自于SGR 1935+2154的一个独特的FRB(FRB 200428)和非热X射线爆发的成协的天文探测,证实了FRB起源于磁坨星的可能性.然而,无论是快速射电暴还是非热X射线的物理起源都不确定.制约相关研究进展的重要的原因之一是磁坨星磁层附近磁场强度接近施温格极限,此时量子电动力学(QED)效应(特别是正负电子对产生效应)主导了相对论等离子体过程,使其超快、超强的能量释放的过程异常复杂.本文针对这类磁陀星附近的非热X-ray产生机制提出了精确的理论模型,将小尺度的QED磁重联加速与大尺度的光子辐射以及多次康普顿散射自洽地耦合在一起,进行了跨尺度的数值模拟.其数值结果与我国慧眼卫星Insight-HXMT的观测数据的时间和光谱特征非常一致,表明与FRB成协的X射线暴可能来自磁陀星磁层内的QED重联过程.这类模拟方法可以推广到更为广泛、复杂的跨尺度天体物理现象的研究.

引力波事件GW170817的电磁对应体

2017年8月17日,激光干涉引力波天文台(LIGO)首次探测到来自双中子星合并的引力波GW170817.伴随GW170817的短伽玛射线暴与千新星也分别在1.74 s后和10.9 h后被伽玛射线卫星和光学望远镜探测到.对这些电磁对应体的观测与研究首次证实双中子星并合会产生大量重元素并形成千新星.通过相关理论与观测的比较,人们对于双中子星并合的中心引擎、短伽玛暴喷流的特性以及并合产生的抛射物性质等一系列重要的天体物理学问题进行了空前深入的研究.本文介绍伴随GW170817的各类电磁波对应体的性质,并探讨这些电磁波对应体的物理起源.

双中子星的并合及其引力波和电磁信号

2017年,轰动世界的引力波事件GW170817被确认来自于双中子星的并合。这是人类历史上首次探测到这种极端、剧烈的天体物理事件。双中子星是两个致密天体--中子星组成的系统,由双恒星系统经历漫长演化后形成。文章将从双中子星并合前、并合过程中与并合后全面地描述这种剧烈的天文现象,走进一段神奇而迤逦的旅程。未来随着引力波观测设备的升级,有望再次看到来自宇宙深处的引力波以及伴随的丰富多彩的电磁信号。