南京大学高能时域天文团组深度参与“中国天眼”重要发现

国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜(FAST)探测到了迄今最大的快速射电暴(FRB)样本,发现了快速射电暴的能量双峰分布,对其辐射机制和中心能源给出了严格限制。相关结果于2021年10月14日在《自然》(Nature)杂志发表,由中国科学院国家天文台牵头的国际合作团队完成。南京大学王发印教授团组参与了这项工作,发现了能量双峰分布随时间演化,被快速射电暴的发现者、美国西弗吉尼亚大学Duncan Lorimer教授评价为“the most significant result of this paper(文章最重要的结果)”。

快速射电暴是在宇宙空间发生的持续时间为毫秒量级的射电辐射爆发现象,它持续时间极短,却极其明亮,在几毫秒的时间内释放的能量超过太阳在一个月内释放的总能量。自2007年发现以来,其起源、分类和辐射机制一直是未解之谜。

科学家们发现一部分快速射电暴是重复爆发,这有助于后续研究,包括定位快速射电暴的宿主星系。FRB 121102 是第一个重复射电暴,观测发现它起源于一个矮星系。

在 2019 年 8 月 29 日至 10 月 29 日期间,FAST在总共 59.5 小时内观测到FRB 121102的1652 次爆发事件,其中的一小时内观测到 122 次爆发,是有史以来观察到的快速射电暴的最高事件率。合作团队对该最大样本快速射电暴进行了统计研究,发现一个清晰的特征能量4.8×1037 尔格,低于这个能量,爆发率会显著降低。爆发能量分布可以描述为双峰分布,即低于特征能量时为对数正态函数和高于特征能量时为洛伦兹函数。南京大学王发印教授团组还发现能量双峰分布是随时间演化的,即高能的爆发只在观测早期出现,而低能的爆发则一直存在。这些观测结果对快速射电暴的中心能源和辐射机制有重要限制,对现有的理论模型提出了严峻挑战。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03878-5