天琴有望检验快速射电暴的双中子星起源

       快速射电暴是来自宇宙深处的毫秒级射电爆发现象，自从2007年首次发现起，对这类现象的观测与解释一直是天文学领域的重要研究课题。近年来的观测表明，部分快速射电暴会重复爆发。比如，在近邻的M81星系中就发现过重复爆发的rFRB 20200120E。有研究认为这种再发快速射电暴可能与处于并合前夕的双中子星系统有关。作为致密双星系统，距并合还有上百年的双中子星将辐射出厘赫兹频段的引力波信号，恰好处于天琴等空间引力波探测器的敏感频段。对此，中山大学天琴中心的胡一鸣教授团队开展研究，讨论天琴等空间引力波探测器对再发快速射电暴的机制辨别能力，这项工作最近刊发于《天体物理学杂志快报》。

如图所示，由于其高频灵敏度受限，欧美提议的空间引力波探测项目LISA（橙色实线）无法在M81的距离（青色水平实线）上实现对双中子星的有效探测。而天琴（蓝色虚线）在厘赫兹频段的探测能力相对更优，其最佳探测距离比M81更远。因此，在天琴运行后，原则上可以根据其是否探测到双中子星绕转信号来判断再发快速射电暴的形成机制。然而，根据现有的轨道设计，天琴对M81星系方向的探测能力并不出色。进一步分析指出，若天琴将轨道面指向的黄经与M81的黄经重合，且假设中子星质量为1.4倍太阳质量，其探测概率将提升至40%。值得注意的是，地面引力波探测器所观测到的并合中子星质量较重。若代入引力波事件GW190425对应的中子星质量，则天琴将可确保实现探测，并且可显著地（3-4sigma水平）检验再发快速射电暴与双中子星的物理关联。这一工作是从科学目标出发优化天琴实验方案的最新示例，揭示了天琴在揭示快速射电暴物理机制方向的重要潜力。

上述成果的第一作者为天琴中心硕士研究生尹宇轩，其他合作者包括中山大学的李恩坤研究员以及内华达大学的张冰教授。本研究得到了中国国家重点研发计划、国家自然科学基金以及中国载人航天工程巡天空间望远镜专项科学研究经费的支持。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/add875