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

分类： 天文学 提交时间： 2023-10-07 合作期刊: 《天文学报》

周琪琳 李晔 耿金军 杨元培 胡茂凯 胡镭 吴雪峰 郑胜

摘要： 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2.5\;m大视场巡天望远镜(Wide Field 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$\eta_\nu$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$\eta_\nu \sim 10^{-3}$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$\eta_{\nu}$约为$10^{-6}$时, 年探测率可到100以上. FRB 200428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FRB 200428类似($\zeta=10^5$)时, CSST、WFST和ET的年探测率分别为1.3、1.0和67个.

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