SGR和FRB的关联
2019-09-10彭奇
彭奇
摘 要：软伽马中继器（Soft Gamma Repeaters，简称SGR）是一种天文物体，它以不规则的间隔发射大量的伽马射线和X射线。据推测，它们是一种磁星，或者是中子星，周围有化石盘。1979年3月5日发现了强大的伽马射线爆发。由于太阳系中不同位置的许多接收器在略微不同的时间看到爆发，其方向可以确定，并且它被证明来自大麦哲伦星云中的超新星残余附近。随着时间的推移，很明显这不是正常的伽马射线爆发[3]。在柔和的伽马射线和硬X射线范围内，光子的能量较低，并且反复爆发来自同一区域。
关键词：软伽马中继器
NASA马歇尔太空飞行中心大学空间研究协会（USRA）的天文学家Chryssa Kouveliotou决定测试软伽马中继器是磁星的理论。根据该理论，爆发会导致物体减慢其旋转速度[1]。1998年，她仔细比较了软伽玛中继器SGR 1806-20的周期性。自1993年以来，这段时间增加了0.008秒，她计算出这可以用磁场强度为8×1010特斯拉（8×1014高斯）的磁力来解释。这足以说服国际天文学界，软伽马中继器确实是磁星。[5]虽然证明了SGR是磁星，但是在它的爆发机制和模型这一部分还处于空白。SGR的爆发时间很短，通常只有几毫秒，爆发出来的能量是以高亮度高频率的形式在瞬时时间内向外辐射，这和快速射电暴（Fast Radio Burst，简称FRB）FRB 121102的爆发形式很像，就提出了将FRB和SGR联系起来。
FRB和SGR是一宗罕见的短暂的事件。但是许多人（Popov & Postnov 2007，2013；Kulkarni，et al.2014；Lyubarsky 2014；Kulkarni，Ofek& Neill 2015；Pen & Connor 2015；Katz 2016）注意到了这种事件的相似性，并提出了FRB和SGR可能相关的意见。本文研究了可能在产生FRB的过程中释放的磁场能量可以为SGR提供能量。“在‘宇宙学’的距离10-4，FRB和最强大的SGR一样强大，所以这一来自SGR和FRB的过程不一定是有效的”。最近发现的将线性极化和法拉第旋转合而为一FRB加强了宇宙学距离的论证（Masui，et al.2015）。[5]FRB的旋转测量110523为-186rad/m2，表示视线积分：
与623pc cm-3的色散测量值相比，得到了电子密度---平均平行视线范围内的场：
这比典型的螺旋星系（Widrow，2002年）低一个数量级，比密集云或直接运中的和立场少几个数量级星星的环境。它表明绝大多数的分散发生在星系间介质，其中纳米高斯或较弱的场是预期的，并证实了推论“宇宙论”距离。这意味着FRB的功率可能高达（Thornton，2013），并需要相应的能量来源。SGR，被观察到具有同样高的能量如 （Hurley，et al.2005）可以满足这一要求。
被普遍接受的爆发是由磁层中经此能量的消散引起的磁化中子星（“磁星模型）（Katz 1982；Thompson & Duncan 1992，1995；Katz 1996）。[9]Thompson&Duncan（1995）建议说，罕见的SGR巨型耀斑是由破裂传播到整个固体地壳产生的在脆性断裂模型中发现脆性物体的一般失效（Katz 1986；Bak，Tang&Wiesenfeld 1987）现在称为“自组织临界”。上面的现象把SGR和FRB联系了起来，接下来我在SGR到FRB中会应用长寿冠状电流理论。这些电流是中子星形成的遗物，它们的寿命是一致的，随着SGR的推断年龄并表明FRB同样年轻。磁层电流将这些磁星与电流所在的中子星区分开来，这样的存在局限于密集的部。
1 SGR和FRB之间的联系和区别
FRB和SGR有三个截然不同的相似之处：
1.1空间占有数因数：它们的占有数因数，定义：D=
1.2时间尺度：FRB的固有时间持续时间尚未测量，但是Thornton等人发现几个FRB的测量仪器限制上限约为1毫秒。其他一些FRB因其正比于v-4频率依赖而导致宽度达到约为10 ms，通过多径传播来扩展，并且只有上届可以放在内在的脉冲宽度之上。[7]这与大型SGR爆发的上升时间一致：上升时间1979年3月5日SGR 0525-66的爆发（Cline 1980；Cline，et al.1980），Palmer等人报告（2005年）称2004年12月27日巨人的突然上升时间为300微秒，199年8月27日，他们公布的数据表明为200微秒，而SGR 1806-20和SGR 1900+14的耀斑上升時间（Hurley，et al.1999），早期的爆发上升时间（Mazets，Golenetskii & Gur’yan 1979）。这些时间尺度短于任何其他已知的天文事件，除了通过聚合黑洞的引力波发射以及一些脉冲星的脉冲和子脉冲；GRB持续时间和子脉冲时间尺度都是。
1.3重复：SGR以复杂的不规则模式重复，并且活动时段穿插在更长的静止期间。[6]FRB 121002的双脉冲，子脉冲分开大约2 ms（Thornton 2013；Champion，et al.2015），这可能被认为是重复，而且是多重的，最近发现了FRB 121102的重复（Spitler，et al.2016）具有不规则的间距，这让人想起了SGR 1806-20的活动（Laros，et al.1987）。FRB不是灾难性事件，它们破坏了它们的来源，类似于SGR而不是FRB。
在上图中做[3]左侧是FRB的爆发图像[13]右侧是SGR的爆发图像，表现出来的都是突然的高亮度的爆发，持续时间都很短，但是他们又有不同，比如在不同的波段。
