The periodic origin of fast radio bursts
快速射电暴（FRB）是一种持续时间为毫秒、色散度量（DM）很大的脉冲无线电信号。最近的观测表明，FRB 180916和FRB 121102显示出周期性活动。已经提出了一些理论模型来解释周期性FRB，在这里，我们测试这些使用相应的X射线和$γ$射线观测。我们发现轨道周期模型、自由进动模型、辐射驱动进动模型、偏心率由内部磁场引起的回退盘进动模型和自转周期模型与观测结果不一致。FRB 180916最可能的周期模型是大地岁差模型。我们还提出了方法来测试的周期模型与尚未获得的观测数据在未来。
2022-03-10 astro-ph.HE
Periodically-repeating fast radio bursts: Lense-Thirring precession of a debris disk?
最近，从FRB 180916.J0158+65开始，出现了周期为$P_{\rm FRB}=16.35\pm0.18$天的重复快速射电暴（FRB）。如何产生这种FRB的周期性仍然存在争议。在这封信中，基于一个年轻的脉冲星周围的碎片盘的假设，我们试图诊断是否透镜-Thirring旋进盘上的发射器可以产生所观察到的周期性。我们的计算表明，倾斜盘的Lense-Thirring效应可导致质量流入率为$0.5-1.5\times10^{18}~\rm g\,s^{-1}$的16天的进动周期，脉冲星的自旋周期为1-20 ms，盘中的粘性参数$α=10^{-8}$极低。脉冲星的盘质量和磁场也被约束为$\sim10^{-3}~\rm M_{\odot}$和$< 2.5\times 10^{13}~\rm G$。在我们的模型中，一颗具有正常磁场和毫秒周期的新生脉冲星将依次经历吸积阶段、螺旋桨阶段，并在当前阶段表现为强射电源。这样一个年轻的NS的旋转能量可以提供观测到的射电爆发亮度为$400$年。
2020-06-02 astro-ph.HE
Precessing flaring magnetar as a source of repeating FRB 180916.J0158+65
最近，CHIME检测到重复FRB 180916.J0158+65的爆发率的周期性。在一类流行的模型中，快速射电暴（FRB）是由超活跃磁星在核心快速双极扩散的驱动下产生的巨大磁耀斑。我们指出，在这种情况下，磁星预计将在几个小时到几个星期的时间内自由进动。内部磁场$B\sim 10^{16}$ G使恒星变形，磁耀斑引起磁应力的突然变化。由此产生的惯性主轴的扭矩和位移能够产生显着的旋进幅度。耀斑FRB活动的各向异性，结合岁差，意味着一个强大的周期性调制的可见爆发率。磁星模型中的超强磁场提供了：（1）频繁的巨大耀斑所需的能量，（2）双极扩散的高速率，在时间尺度上释放出磁能，（3）核心温度$\sim 10^9$ K，可能高于中子超流性的临界温度，（4）强磁层扭矩，有效地使恒星自旋下降，（5）椭圆率为$ε> 10^{-6}$的变形，远大于旋转变形。这些条件导致了具有可忽略的粘性阻尼的进动，并且可以解释在FRB 180916.J0158+65中观察到的16天周期。
2020-04-23 astro-ph.HE
Periodic Activities of Fast Radio Burst Repeaters from Precessing Magnetars with Evolving Obliquity
本研究构建自洽的磁陀星自转演化模型，分析进动与倾角演化规律，解释FRB重复源及SGR的周期活动成因，约束其年龄范围，预测可观测概率与活动窗口演化特征，为后续观测提供检验方向。
2024-05-14 astro-ph.HE
Periodically Modulated FRB as Extreme Mass Ratio Binaries
本文提出周期性调制的重复FRB可能源于极端质量比双星中黑洞吸积盘的进动，并利用轨道周期与供体星密度关系约束黑洞质量。
2023-06-02 astro-ph.HE
Non-Axisymmetric Precession of Magnetars and Fast Radio Bursts
重复的FRB 180916.J0158和121102在连续发生的时间窗口期间可见。如果FRB~180916.J0158和FRB 121102观测到的周期性行为是由于磁星的进动，我们考虑了内部磁场和几何结构的约束。为了阻止涡旋线钉扎，我们认为内部磁场必须强于约$10^{16}$高斯，这是足够大，以防止超导的核心和破坏地壳晶格结构。我们推测进动磁星内部的磁场有三个分量：（1）具有特征强度$\sim 10^{14}$高斯的偶极分量;（2）具有特征强度$\sim 10^{15}-10^{16}$高斯的环形分量，它只占恒星体积的一小部分;（3）具有特征强度$\sim 10^{16}$高斯的无序场。无序场主要负责允许岁差，一旦这个场分量衰减，岁差就会停止，我们推测这会发生在$\sim 1000$年之后。可以想象，随着无序成分的衰减，爆发活动也会减弱并最终停止。我们模型的四极磁畸变的恒星，这是由于其有序的组件主要是三轴和很可能长。我们解决的问题，是否应该是可检测的旋进，爆裂磁星通过构建一个特定的模型，在该模型中，突发随机发生的时间与随机方向分布在锥或锥之间相对于一个单一的对称轴。在这些特定模型的背景下，我们发现，有进动的几何形状，检测自旋频率是非常不可能的。
2021-07-27 astro-ph.HE
Periodic fast radio bursts from forcedly precessing neutron stars, anomalous torque, and internal magnetic field for FRB 180916.J0158+65 and FRB 121102
最近在加拿大氢强度测绘实验（CHIME）中发现的重复快速射电暴源FRB 180916.J0158+65的周期性活动暗示FRB可能起源于一颗磁星磁场约为$10^{16}$ G的自由旋进中子星。然而，在Swift和AGILE观测中没有同时检测到高能发射，这对场的大小施加了严格的限制，并质疑这种祖先的可能性。我们表明，考虑中子星的强迫岁差没有遇到困难。即使中子星没有变形，这种进动也会发生，它是由恒星自转引起的电磁力的反常矩引起的，由非共转电流决定。与预期的正转电流相反，由直接方法计算的异常扭矩似乎是非零的。如果观测到的16.35天周期对应于恒星岁差的周期，则推断出的内部磁场似乎在自转周期为1 s时约为$6\times10^{14}$ G。对于另一个可能具有157天周期的FRB 121102，其磁场甚至更低，$2\times10^{14}$ G，从而证明了早期的考虑，并且不排除FRB起源于进动中子星的假设。
2020-07-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
What can we learn from FRB 200428?
由\cite{BKRMHB}和\cite{2020arXiv200510324T}探测到的来自SGR 1935+2154的两个射电脉冲（TRP）具有与宇宙学快速射电暴（FRB）相似的特征。许多作者直接将TRP称为FRB 200428，而没有仔细考虑两个问题。(1)TRP只是普通射电脉冲的两个更亮的子脉冲，就像在其他磁星爆发时看到的普通射电脉冲一样吗？(2)如果TRP是一个FRB的两个突发，这是否会使其他FRB难以理解？在本文中，我们试图澄清这两个问题。首先，我们将这些TRP与以前观测到的来自双星和磁星的正常射电脉冲进行了比较，发现TRP应该是由与正常射电脉冲不同的机制产生的。然后，我们调查的第二个问题，假设TRP有相同的起源，周期性重复的FRB和发现的起源周期性重复的FRB不应该引起的岁差。否则，我们应该认为TRP不是FRB，至少TRP与周期性重复的FRB的起源不同。
2021-02-27 astro-ph.HE
Possible periodic activity in the repeating FRB 121102
至少有一些快速射电暴（FRB）会重复发生，这一发现排除了灾难性事件是这些特定爆发的前身。FRB~121102是研究最充分的重复FRB，但尽管对来源进行了广泛的监测，但先前尚未确定重复中的潜在模式。在这里，我们介绍了使用76米洛弗尔望远镜对FRB~121102进行射电监测的结果。使用的脉冲检测洛弗尔数据与脉冲从文献中，我们报告的周期性行为的源在五年的数据跨度的检测。我们预测，源目前是“关闭”，它应该打开“的近似MJD范围$59002-59089$（2020-06-02至2020-08-28）。这一结果，以及最近从另一个重复FRB的周期性检测，强调了需要长期监测重复FRB在一个高节奏。使用模拟，我们表明，一个需要至少100小时的望远镜的时间，后续重复FRB在0.5- 3天的节奏，以检测周期在10- 150天的范围内。如果这个周期是真实的，它表明重复的FRB在它们的活动周期中可能有很大的范围，这可能很难与中子星岁差模型相一致。
2020-04-29 astro-ph.HE
Empirical Assessment of Aperiodic and Periodic Radio Bursts from Young Precessing Magnetars
我们分析了从FRB 121102和FRB 180916的爆发序列中确定的慢周期性，周期分别为16和160 d，同时还解决了可能与底层致密物体的自旋相关的任何快速周期性的缺乏。这两种现象都可以用一颗年轻的、高度磁化的、进动的中子星来解释，它发出的波束辐射具有明显的相位抖动。进入整体宽立体角的零星窄光束发射可以解释必要的相位抖动，但是具有25%至55%占空比的缓慢周期性将光束遍历约束为显著更小。相反，相位抖动可由产生大的延迟和像差延迟的可变发射高度引起。三轴进动的详细到达时间分析包括无线电波束的摆动和由自旋-磁矩角变化引起的可能更大的周期性扭矩。这些影响将混淆识别的快速周期性的稀疏数据集长于约四分之一的岁差周期，除非适合和删除的轨道拟合。随机自旋噪声可能比射电望远镜中的噪声大得多，可能会阻碍对数据跨度超过几天的任何快速周期性的检测。这些退相干效应会随着FRB源的老化而消失，因此它们可能会演变成具有类似银河系磁星性质的物体。
2022-04-20 astro-ph.HE
Are Fast Radio Bursts Made By Neutron Stars?
重复性快速射电暴的流行模型（也许是所有快速射电暴的模型）涉及中子星，因为它们具有高的旋转或静磁能量密度。这些模型采取两种形式之一：巨大但罕见的脉冲星般的脉冲，如旋转无线电瞬变和爆发，如软伽马中继器。在这里，我整理的证据，最近加强，反对这些模型，包括银河系micro-FRB的缺乏，并归因于FRB 180916.J0158+65的16天周期的大质量黑洞的吸积盘产生的喷流的进动。
2020-02-23 astro-ph.HE
Orbit-induced spin precession as an origin of periodicity in periodically-repeating fast radio bursts
FRB 180916.J0158+65被发现重复发射快速射电暴，周期约为16天。我们认为，这种周期性来自轨道诱导，自旋进动的发射极，这可能是一个中子星。根据伴星的质量，双星的周期从几百秒到几千秒不等。这样的紧联星的寿命相对较短，不太可能来自宽联星的引力衰变。我们评论的关系，GW190425和LISA和LIGO探测的可能性。
2020-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Emission Properties of Periodic Fast Radio Bursts from the Motion of Magnetars: Testing Dynamical Models
最近对周期性快速射电暴源180916.J0158+65（FRB 180916）的观测发现，在爆发期间和爆发之间存在小的线性偏振位置角摆动，爆发活动窗口在较高频率下变得更窄和更早。虽然观测到的色活动窗口不利于FRB 180916中的周期性模型，该模型是由来自恒星伴星的光学厚风遮蔽中子星驱动的，但与周期性来自爆发磁星运动的理论的联系仍然不清楚。在本文中，我们展示了如何高度依赖的无线电发射磁星曲率辐射，与爆发发射的区域是不对称的磁偶极子轴，可以导致爆发活动窗口和极化与最近的观测结果一致。特别是，爆发在更高频率下系统性地提前到达的事实不利于FRB周期性来自伴星或后备磁盘的磁星强制进动的理论，但与周期性来自缓慢旋转或自由进动的磁星的理论一致。提出了几个观测测试来验证/区分其余的理论，并确定哪个理论解释了FRB 180916中的周期性。
2021-01-14 astro-ph.HE
Triaxial Magnetars as Sources of Fast Radio Bursts
Washington University（华盛顿大学）
本文提出三轴磁星可能是快速射电暴的来源，通过分析磁星的旋转轴、开放场线和辐射方向与观测者之间的对齐情况，解释了重复和非重复FRB的时空特性及活动周期变化。
2026-05-07 astro-ph.HE
Periodicity in recurrent fast radio bursts and the origin of ultra long period magnetars
最近的研究表明，周期性的快速射电暴FRB 180916在其爆发活动中表现出16天的周期（可能存在混叠）。鉴于磁星被广泛认为是FRB源，这一时期被归因于磁星自旋轴或联星伴星轨道的岁差。在这里，我们做了一个简单的连接到{ \it旋转周期}，一个想法的观测动机的6.7小时周期的银河系磁星候选人，1 E 161348- 5055。我们探讨了三种可能导致超长周期磁星产生的物理机制：（一）由于情节性的质量负载带电粒子风（例如，可能伴随着巨大的耀斑），（二）角动量踢从巨大的耀斑和（iii）回落导致长期持久的吸积盘。我们表明，粒子风和回退吸积可能会导致一个子集的磁星人口与超长周期，足够长，以适应FRB 180916或1 E 161348- 5055。如果得到证实，这些时期意味着磁星处于相对成熟的状态（年龄为$1-10$ kyr），并且在出生时拥有大的内部磁场$B_{\rm int}\gtrsim 10^{16}$ G。在FRB的低扭曲磁星模型中，这种长周期磁星可能在较低的各向同性等效能量下主导中继器的FRB产生，并使能量分布扩大到超出规范磁星群体的预期，这些磁星在较短的周期$P \lesssim 10$ s终止其磁活动。
2020-06-19 astro-ph.HE
Propagation effects at low frequencies seen in the LOFAR long-term monitoring of the periodically active FRB 20180916B
本研究利用LOFAR对FRB 20180916B开展额外223小时低频监测，发现11个新暴，约束了其活动窗口与相位中心，分析了法拉第旋转、散射、去极化等传播效应，为其周期性活动的相关模型提供观测依据。
2023-08-28 astro-ph.HE
Gravitational self-lensing of Fast Radio Bursts in neutron star magnetospheres: II. Applications to strong repeaters and the CHIME population
INAF – Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi”, Università di Bologna（博洛尼塔大学物理与天文学“奥古斯托·里吉”系）；INAF – Istituto di Radioastronomia（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）；INAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari（意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台）
本文通过引力自聚焦机制解释快速射电暴的重复性和能量分布，结合FAST数据和CHIME观测，验证了中子星磁层中双极热点的模型预测。
2026-10-07 astro-ph.HE
Periodic Fast Radio Bursts from Luminous X-ray Binaries
快速射电暴（FRB）到达时间周期性的发现，对磁星研究提出了挑战。然而，假设FRB是由磁化冲击或相对论外流中的磁重联引起的模型并不特定于磁星发动机;相反，它们只需要将相对论能量脉冲注入到致密的磁化介质中。因此，出于这样的动机，我们概述了一个新的场景，其中FRB是由来自吸积黑洞或中子星的短暂相对论流出（"耀斑“）提供动力，这些流出传播到预先存在的（"静止”）喷流的空腔中。为了重现FRB的光度和速率，我们被迫考虑进行超爱丁顿质量转移的恒星质量紧凑型天体的二进制文件，类似于超铝X射线（ULX）源。事实上，FRB的宿主星系，以及它们在宿主星系内的空间偏移，与ULX表现出广泛的相似性。几天到几年的时间尺度上的周期性可以归因于岁差（例如，透镜Thirring）的极地吸积漏斗，沿其FRB发射的几何和相对论光束，扫过观察者的视线。通过吸积功率来解释最明亮的FRB可能需要一群经历不稳定（动态时间尺度）质量转移的双星系。这将导致一些重复的FRB的性质在数月至数年的时间尺度上发生长期演化，随后是类似于发光的红新星的瞬态光学/IR对应物，或者更明亮的吸积动力光学/X射线瞬态。我们鼓励对已知ULX源进行有针对性的FRB搜索。
2021-07-01 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Revisit the periodicity of SGR J1935+2154 bursts with updated sample
该研究重新分析SGR J1935+2154爆发的周期性，发现现有周期可能为假，提出126.88天的周期可能与磁星自转有关，但整体爆发历史复杂，需进一步观测验证。
2025-12-19 astro-ph.HE
