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利用喷流进动模型解释快速射电暴20180916B的周期活跃性

快速射电暴(FRB)是神秘的河外毫秒射电爆发,其产生机制尚不清楚。依据被探测到的爆发次数,快速射电暴可分为重复暴和非重复暴。近期,活跃的重复快速射电暴FRB 20180916B被发现具有16.35天的爆发活跃周期。对该重复暴的周期性有两类解释:一是双星系统的轨道周期,二是致密天体的进动周期。在此工作中,我们认为FRB 20180916B16.35天周期与双星系统中喷流的进动周期相关。我们介绍了两种喷流进动模型,即吸积盘驱使的喷流进动模型和双星系统中伴星潮汐力驱使的喷流进动模型。在这两种进动模型中,快速射电暴由进动的喷流产生。对于吸积盘驱使的喷流进动模型,在恒星级质量或者中等质量黑洞的吸积系统中,粘滞参数需要取极端小的数值才能符合16.35天的周期,因此排除了该模型的可能性。对于伴星的潮汐力驱使的喷流进动模型,我们考虑了高吸积率(超爱丁顿吸积)状态下的中子星/黑洞-白矮星双星系统来解释具有周期性活跃的快速射电暴。当白矮星充满其洛希瓣时,其表层的部分物质通过洛希瓣渗溢被中子星/黑洞吸积。由于主星(中子星或者黑洞)的吸积盘与双星系统轨道不共面,在白矮星潮汐力的驱使下使得吸积盘产生进动,进而驱使主星和喷流共同进动。对于不同的吸积率和双星质量,该模型对应的喷流进动周期范围是数天至数百天,可以很好解释FRB 20180916B16.35天周期。由于快速射电暴的产生对应于双星系统处于高吸积率的情况,一旦吸积率降下来,则系统不能产生快速射电暴,但进动的喷流仍然存在。我们估算类似FRB 20180916B这样的周期活跃性爆发的持续时间是数千年。

该论文已被ApJ接受发表,作者是陈浩严、顾为民、孙谋远、刘彤、伊团。

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图注:中子星/黑洞-白矮星双星模型的示意图。主星的吸积盘与双星系统轨道不共平面,在白矮星潮汐力的驱使下使得吸积盘产生进动,进而驱使主星和喷流共同进动。