La polarización dependiente de la frecuencia de la repetición de ráfagas de radio rápidas revela su origen


Las ráfagas de radio rápidas (FRB) son los transitorios astronómicos de milisegundos de duración más brillantes en bandas de radio con un origen desconocido.

La polarización de las FRB comprende detalles esenciales sobre sus entornos. Las mediciones de polarización de fidelidad excesiva de FRB son, por lo tanto, esenciales para comprender su origen.

El grado de polarización lineal para fuentes FRB es por dispersión RM. Puntaje de crédito: NAOC

Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Li Di de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China (NAOC) analizó las propiedades de polarización de cinco fuentes FRB repetidas utilizando el radiotelescopio esférico de apertura de 500 metros (FAST) y el Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT).

El estudio se publicó en Science el 18 de marzo.

Combinadas con varios conjuntos de información actual, estas observaciones revelan una evolución sistemática de la frecuencia, específicamente la despolarización hacia frecuencias decrecientes, que podría describirse efectivamente mediante un solo parámetro, es decir, la dispersión de la medida de rotación (RM) (σRM).

Tal descripción unificada de FRB repetidos significa un entorno elegante cerca y/o a través de las fuentes de explosión, que podría ser un remanente de supernova, una nebulosa de viento púlsar o plasma cerca de grandes agujeros negros.

FRB 121102, la primera fuente de FRB de repetición, posee un alto grado de polarización con un RM correspondientemente extraordinariamente grande, que es producto de la densidad de electrones y la energía del área magnética a lo largo del camino de la vista.

Según un estudio publicado en Nature en 2021, en un lapso de 50 días en 2019, FAST detectó 1.652 pulsos, pero no se detectó polarización dentro de este tesoro oculto. “La no detección de la polarización lineal es una norma más que una excepción con FAST en su banda entre 1,0 y 1,4 GHz, a pesar de su sensibilidad sin igual”, dijo el Dr. Li Di, el autor correspondiente de ambos artículos.

El equipo también ha seguido viendo otros repetidores activos con FAST. “Nos ha desconcertado mucho la escasez de polarización en la mayoría de nuestras observaciones. Más tarde, después de que examinamos sistemáticamente estos FRB con diferentes funciones principales en diferentes bandas de frecuencia, significativamente más altas que las de FAST, surgió una imagen unificada”, dijo el autor principal del artículo, el Dr. Feng Yi, actualmente científico trabajador en el Laboratorio Nacional de Zhejiang.

En una evaluación mixta con diferentes datos impresos que ascienden a un total de 9 FRB repetidos y 12 de ráfaga única, los investigadores pudieron describir cuantitativamente la despolarización hacia las bajas frecuencias basándose principalmente en una imagen corporal simple, específicamente RM multitrayecto. dispersión. Debido a la densidad de electrones heterogénea en frente de y/o a través de los FRB, la señal de latido del corazón que llega a cualquier punto dado puede incluir fotones de radio que han viajado a lo largo de diferentes caminos. Debido a esto, el signo del latido del corazón pierde la mitad o la totalidad de su polarización porque los fotones son agregados por el receptor del telescopio.

Tal impacto es mayor en fotones/ondas suaves de longitud de onda más larga (menor frecuencia) y da lugar a discrepancias obvias entre telescopios. Específicamente, explica por qué no se detectó la polarización en FAST.

Una racionalización tan fácil, con solo un parámetro libre, representa un paso significativo hacia una comprensión corporal del origen de las FRB repetitivas. El valor numérico de la dispersión de RM varía entre los repetidores, y estos con mayor σRM tienden a ser más activos y muestran un entorno más avanzado. Yang Yuanpei de la Universidad de Yunnan ha estado al frente de los esfuerzos de mejora del modelo del equipo. Un patrón análogo también podría estar presente en los no repetidores, aunque tales datos de múltiples bandas para los no repetidores no se han logrado debido a dificultades técnicas.

“Estos FRB extraordinariamente enérgicos podrían ser habitantes definitivos. Comenzamos a ver el patrón evolutivo en los FRB, con fuentes de energía adicionales en entornos más avanzados representados por σRM más grandes que son explosiones jóvenes”, dijo el Dr. Li.

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