摘要
快速射电暴(frb)是一种高度分散、持续时间为毫秒的射电暴1,2,3.．最近观测到的银河系快速射电暴4,5,6,7,8表明至少有一些快速射电暴起源于磁星，但宇宙学快速射电暴的起源仍然没有定论。在这里，我们报告了在54天内82小时内从重复源FRB 20201124A探测到1863次爆发。9)．这些观测显示了法拉第旋转测量(RM)的不规则短时间变化，它详细检查了前36天内个别爆发的密度加权视距磁场强度，随后是恒定的RM。我们在超过一半的脉冲样本中检测到圆偏振，其中一个脉冲达到了75%的高分数圆偏振。在分数线和圆偏振振荡，以及极化角作为波长的函数，被检测。所有这些特征都为在大约一个天文单位内存在复杂的、动态演变的磁化直接环境提供了证据。非盟；地日距离)。我们对其银河系大小、富含金属的主星系的光学观测10,11,12显示了一个棒螺旋，快速射电暴源位于星系中心距离中间的低恒星密度臂间区域。这种环境与在大质量恒星的极端爆炸中形成的年轻磁星引擎不一致，这种爆炸导致了长伽马射线爆发或超发光超新星。
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11月10日
参考文献
彼得罗夫，E，赫塞尔斯，J. W. T.和洛里默，D. R.快速射电暴。阿斯特朗。12,54。牧师。27， 4(2019)。
科德斯，J. M. &查特吉，S.快速无线电爆发:河外之谜。阿斯特伦牧师。12,54。57， 417-465(2019)。
张波。快速射电暴的物理机制。自然587， 45-53(2020)。
CHIME/FRB合作。来自银河系磁星的毫秒级明亮射电暴。自然587， 54-58(2020)。
Bochenek, c.d.等人。与银河系磁星有关的快速无线电爆发。自然587， 59-62(2020)。
李，C. K.等。来自SGR J1935+2154和FRB 200428的非热x射线爆发的HXMT识别。Nat。阿斯特朗。5， 378-384(2021)。
Ridnaia等人。银河系快速射电暴的奇特硬x射线对应物。Nat。阿斯特朗。5， 372-377(2021)。
Mereghetti, S.等人。从磁星SGR 1935+2154中发现了一个与相关射电发射有关的突发事件。12,54。j。898， l29(2020)。
兰曼，A. E.等。由重复快速射电暴20201124A引起的突然高活动期。12,54。J。927， 59(2022)。
方，W.-f等。记录显著重复FRB 20201124A的主星系属性。12,54。j。919， l23(2021)。
拉维，V.等人。FRB 20201124A的主星系和持久射电对应物。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。513， 982-990(2022)。
皮罗，L.等人。恒星形成区域的快速射电暴FRB 20201124A:对前驱体和多波长对应物的限制。阿斯特朗。12,54。656， l15(2021)。
李，D.等。重复快速射电暴源的双峰能量分布。自然598， 267-271(2021)。
Hilmarsson g.h .， Spitler, L. G.， Main, R. A.， Li . d.z.用Effelsberg 100米射电望远镜探测FRB 20201124A的偏振特性。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。508， 5354-5361(2021)。
Michilli, D.等人。与快速射电暴源FRB 121102有关的极端磁离子环境。自然553， 182-185(2018)。
Luo, R.等。不同的极化角度从一个重复的快速射电突发源摆动。自然586， 693-696(2020)。
库马尔，P.等人。重复快速射电暴源FRB 20201124A的圆极化射电发射。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。512， 3400-3413(2022)。
克莱默，M.，斯塔普斯，B. W.，杰斯纳，A.，莱恩，A. G. &乔丹，C. A.磁星极化射电发射。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。377， 107-119(2007)。
库马尔，P.， Lu, W. & Bhattacharya, M.快速射电暴源特性和曲率辐射模型。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。468， 2726-2739(2017)。
杨,Y.-P。张波。三维磁场几何中的聚束相干曲率辐射:在脉冲星和快速射电暴中的应用。12,54。J。868， 31(2018)。
希尔马森，g.h.等。重复快速射电暴源FRB 121102的旋转测量演化。12,54。j。908， l10(2021)。
庄士敦，鲍尔，L.，王，N.和曼彻斯特，R. N. PSR B1259-63通过2004年绕星通道的射电观测。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。358， 1069-1075(2005)。
皮罗，A. L. &甘斯勒，B. M.超新星遗迹和磁化恒星风的色散和旋转测量:应用于快速射电暴。12,54。J。861， 150(2018)。
梅茨格，B. D.， Margalit, B.和Sironi, L.减速相对论爆炸波的同步加速器脉泽发射的快速射电暴。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。485， 4091-4106(2019)。
普朗克协作。普朗克2015年的结果。十三。宇宙学参数。阿斯特朗。12,54。594， a13(2016)。
查特吉等人。快速无线电脉冲及其宿主的直接定位。自然541， 58-61(2017)。
Marcote, B.等人。一个位于附近螺旋星系的重复快速射电暴源。自然577， 190-194(2020)。
班达里等人。描述了快速射电暴宿主星系种群及其与局域和河外宇宙瞬变的联系。阿斯特朗。J。163， 69(2022)。
鲍德温，J. A.菲利普斯，M. M. &特列维奇，R.河外天体发射线光谱的分类参数。出版。阿斯特朗。Soc。Pac。93， 5-19(1981)。
班达里等人。主星系和快速射电暴的前身定位于澳大利亚平方公里阵列探路者。12,54。j。895， l37(2020)。
李艳，张柏。快速射电暴与恒星瞬变的宿主星系特性比较研究。12,54。j。899， 16(2020)。
坦杜尔卡，s.p.等。重复快速射电暴frb121102的主星系和红移。12,54。j。834， l7(2017)。
Metzger, B. D.， Berger, E. & Margalit, B.毫秒磁星诞生将FRB 121102与超发光超新星和长时间伽马射线暴联系起来。12,54。J。841， 14(2017)。
蒋，P.等。L波段19波束接收机FAST的基本性能。阿斯特朗》。12,54。20.， 064(2020)。
CHIME/FRB合作。由CHIME/FRB发现的重复快速射电暴最近的高活动。天文学家的电报,没有。14497(2021)。
徐，H.等。FRB20201124A的快速检测与定位。天文学家的电报,没有。14518(2021)。
Nimmo, K.等。重复FRB 20201124A的毫弧秒定位。12,54。j。927， 13(2022)。
张春峰等。彩色噪声存在下的快速无线电脉冲检测。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。503， 5223-5231(2021)。
男性，Y. P.等。利用南山26米和昆明40米射电望远镜背带搜索快速射电暴——一、观测和数据分析系统，发现一个神秘的培利屯。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。488， 3957-3971(2019)。
欧伯曼，杨，于宏- r。& Pen, u - lFRB121102的非泊松重复模式。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。475， 5109-5115(2018)。
Feroz, F.， Hobson, M. P. & Bridges, M.多项:宇宙学和粒子物理学的有效和稳健的贝叶斯推断工具。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。398， 1601-1614(2009)。
CHIME/FRB合作。来自快速无线电爆发源的周期性活动。自然582， 351-355(2020)。
邹,黄永发。et al。利用8.5年费米/GBM数据对SGR J1935+2154 x射线暴的周期性搜索。12,54。j。923， l30(2021)。
蔡，C.等。用hxmt高能x射线望远镜寻找伽马射线暴和引力波电磁对应物。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。508， 3910-3920(2021)。
Hobbs, G. B.， Edwards, R. T. & Manchester, R. N. TEMPO2，一个新的脉冲星计时包I.概述。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。369， 655-672(2006)。
柯尔德斯，《拉齐奥》，2001。银河系自由电子分布及其涨落的新模型。预印在https://arxiv.org/abs/astro-ph/0207156(2002)。
姚建民，王宁。一种用于估算脉冲星与快速射电暴距离的新电子密度模型。12,54。J。835， 29(2017)。
Dolag, K.， Gaensler, B. M.， Beck, A. M. & Beck, M. C.利用宇宙流体动力学模拟对快速射电暴分布和能量学的约束。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。451， 4277-4289(2015)。
邓伟，张波。快速射电暴/伽玛射线暴关联的宇宙学意义。12,54。j。783， l35(2014)。
罗荣荣，李凯，罗瑞默，张波，张德荣。关于归一化快速射电暴光度函数的研究。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。481， 2320-2337(2018)。
和田，A. W.， van Straten, W. & Manchester, R. N. PSRCHIVE和PSRFITS:射电脉冲星数据存储和分析的开放方法。出版。阿斯特朗。Soc。欧斯特。21， 302-309(2004)。
Desvignes, G.等人。广义相对论揭示了脉冲星磁极的无线电发射。科学365， 1013-1017(2019)。
Sotomayor-Beltran, C.等人。校准LOFAR和下一代低频射电望远镜的高精度法拉第旋转测量。阿斯特朗。12,54。552， a58(2013)。
Welter, G. L.， Perry, J. J. & Kronberg, P. P.旋转测量qso和介入云的分布:磁场和柱密度。12,54。J。279， 19-39(1984)。
Akahori, T.， Ryu, D. & Gaensler, B. M.快速射电暴作为星系间介质磁场的探测器。12,54。J。824， 105(2016)。
徐建军，韩建林。河外旋转测量的红移演化。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。442， 3329-3337(2014)。
Noutsos, A.， Karastergiou, A.， Kramer, M.， Johnston, S. & Stappers, B. W.脉冲星相位分辨法拉第旋转。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。396， 1559-1572(2009)。
Cho, H.等。FRB 181112微秒分辨率的光谱偏振分析:对快速射电暴发射机制的启示。12,54。j。891， l38(2020)。
梅泽尔，P. G. & Henderson, A. P.银河H II区域。一、它们在5 GHz频率连续辐射的观测。12,54。J。147471-489(1967)。
赫塞尔斯，j.w.t.等。frb121102暴具有复杂的时频结构。12,54。j。876， l23(2019)。
韦丹瑟姆，H. K.和拉维，V.法拉第转换和快速射电暴的磁离子变化。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。485， l78-l82(2019)。
非等间隔数据的最小二乘频率分析。12,54。空间科学。39， 447-462(1976)。
极化同步辐射的产生与转移。苏联的阿斯特朗。13， 396-402(1969)。
黄，L. & Shcherbakov, R. V.均匀磁化相对论等离子体中的法拉第转换和旋转。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。416， 2574-2592(2011)。
Beniamini, P.， Kumar, P. & Narayan, R.法拉第去极化和多径传播诱导圆极化的应用。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。510， 4654-4668(2022)。
好的，J. B.等人。凯克低分辨率成像光谱仪。出版。阿斯特朗。Soc。Pac。107， 375(1995)。
Rockosi, C.等人。低分辨率成像光谱仪红道CCD升级:完全耗尽，高电阻率CCD凯克。Proc。学报7735， 77350r(2010)。
Sheinis, a.i.等。ESI，一个新的凯克天文台梯队光谱仪和成像仪。出版。阿斯特朗。Soc。Pac。114， 851-865(2002)。
凯克天文台的低分辨率成像光谱仪对长缝光谱的全自动还原。出版。阿斯特朗。Soc。Pac。131， 084503(2019)。
Flewelling, H. A.等。Pan-STARRS1数据库和数据产品。12,54。j .增刊。爵士。251， 7(2020)。
卡德利，J. A.克莱顿，G. C.和马西斯，J. S.红外、光学和紫外线消光之间的关系。12,54。J。345， 245-256(1989)。
Schlafly, E. F. & Finkbeiner, D. P.用斯隆数字巡天恒星光谱测量变红并重新校准SFD。12,54。J。737， 103(2011)。
大气差示折射在分光光度法中的重要性。出版。阿斯特朗。Soc。Pac。94， 715-721(1982)。
维兹诺维奇，P. L.等。W. M.凯克天文台激光导引星自适应光学系统:概述。出版。阿斯特朗。Soc。Pac。118， 297-309(2006)。
盖亚的合作。盖亚数据发布2。天体参照系(Gaia-CRF2)。阿斯特朗。12,54。616， a14(2018)。
Calzetti, D.等人。活跃的恒星形成星系的尘埃含量和不透明度。12,54。J。533， 682(2000)。
海因茨，K. E.等。宿主星系属性和快速射电暴的偏移分布:对它们的祖先的影响。12,54。J。903， 152(2020)。
Belfiore, F.等人。SDSS IV MaNGA - sSFR剖面和绿谷星系中圆盘的缓慢淬火。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。477， 3014-3029(2018)。
勃朗科，柯利，沃格特，F. P. A.和多皮塔，M. A. IZI:推断气相金属丰度(Z)和电离参数(问)电离星云的贝叶斯统计。12,54。J。798， 99(2015)。
明戈齐，等人。SDSS IV MaNGA:本地恒星形成星系的金属丰度和电离参数，从贝叶斯拟合到光离模型。阿斯特朗。12,54。636， a42(2020)。
彭,Y。,Ho l . C。Impey, C, d &里克斯H.-W。星系图像的详细分解。2超越轴对称模型。阿斯特朗。J。139， 2097-2129(2010)。
河外星云的摄影光度测定。Medd。伦德阿斯特朗。奥林匹克广播服务公司。爵士。2136， 1(1958)。
塔利，R. B. & Fisher, J. R.一种确定星系距离的新方法。阿斯特朗。12,54。500， 105-117(1977)。
Ouellette, n.n.q.等。处女座星系团(SHIVir)的光谱和h波段成像:尺度关系和恒星与总质量的关系。12,54。J。843， 74(2017)。
Law, D. R.等。SDSS-IV MaNGA:使用空间解析气体动力学精炼强线诊断分类。12,54。J。915， 35(2021)。
Main, R. A.等。高活性FRB20201124A的闪烁时标测量。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。509， 3172-3180(2022)。
科利，杜维塔，M. A.萨瑟兰，R. S.海斯勒，C. A. & Trevena, J.星爆星系的理论建模。12,54。J。556， 121-140(2001)。
考夫曼，G.等人。活动星系核的主星系Mon。。r·阿斯特朗。Soc。346， 1055-1077(2003)。
确认
我们非常感谢何立昌、高宏和李仁仁的讨论。这项工作使用了FAST的数据。FAST是中国国家超级科学设施，由中国科学院国家天文台建造和运营。我们承认使用来自费米科学支持中心(FSSC)的公共数据。国家SKA计划项目(2020SKA0120100, 2020SKA0120200)，国家自然科学基金项目(12041304,11873067,11988101,12041303,11725313,11725314,11833003,12003028,12041306,12103089,U2031209, U2038105, U1831207)，国家重点研发计划项目(2019YFA0405100, 2017YFA0402602, 2018YFA0404204, 2016YFA0400801)，中国科学院重点研究计划项目(qyzdjs - ssw - slh021)，江苏省自然科学基金(BK20211000)、中科院FAST科研成果培育项目、中国科学院空间科学战略重点研究计划(资助项目XDA15360000、XDA15052700、XDB23040400)、马普合作伙伴基金、中国载人航天工程科研基金(CMS-CSST-2021-B11、CMS-CSST-2021-A11)、北京大学发展基金7101502590。A.V.F.在加州大学伯克利分校的研究小组得到了Christopher R. Redlich基金、米勒基础科学研究所(A.V.F.是米勒高级研究员)和许多个人捐助者的支持。S.D.感谢探索者奖的支持。北京工学院获中央高校基本科研业务费(14380046)和江苏省创新人才计划项目资助。本文介绍的一些数据是在W. M. Keck天文台获得的，该天文台是由加州理工学院、加州大学和美国宇航局共同运作的科学伙伴关系; the observatory was made possible by the financial support of the W. M. Keck Foundation. We thank the Keck staff for their help during the observing runs.
作者信息
作者及隶属关系
贡献
H.X, J.R.N.和P.C.同样贡献并领导了数据分析。k.j.l.， W.W.Z, S.D.和B.Z.协调观测活动，共同监督数据分析和解释，并领导论文写作。J.C.J.进行了偏振和RM测量。B.J.W、J.W.X、C.F.Z.和k.j.l进行了时序分析、周期性搜索、DM测量、突发搜索和法拉第转换测量。y.p.对搜索软件的开发做出了贡献。R.N.C M.Z.C。,L.F.H Y.X.H, Z.Y.L, Z.X.L Y.H.X.和J.P.Y.软件测试执行。D.J.Z, Y.K.Z, P.W, Y.F, C.H.N, F.Y.W, x.f.w和s.b.z对无线电数据分析有贡献。p.c.、s.d.、h.f.、a.v.f.、e.w.p.、t.g.b.、s.g.d.、p.g.、d.s.、a.s.、W.K.Z.和A.E.对光学观测和数据还原有贡献;A.V.F.还对手稿进行了详细的编辑。p.c.、s.d.、H.F.和Y.L.对光学数据的分析和解释作出了贡献。 P.J., H.Q.G., J.L.H., H.L., L.Q., J.H.S., R.Y., Y.L.Y., D.J.Y. and Y.Zhu. aided with the FAST observations. J.L.H., D.L., M.W. and N.W. helped with observation coordination. K.J.L., B.Z., D.Z.L., W.Y.W., R.X.X., W.L., Y.P.Y., W.F.Y., Z.G.D. and R.L. provided theoretical discussions. C.C., C.K.L., X.Q.L., W.X.P., L.M.S., S.X., S.L.X., J.Y., X.Y., Q.B.Y., B.B.Z., S.N.Z., J.H.Z. and Y.Zhao contributed to the high-energy observations and data analyses.
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
同行评审
同行评审信息
自然感谢Shami Chatterjee和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。
额外的信息
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1额外物理参数的时间变化。
一个，形状参数(k)在事件率推断中的威布尔分布。误差条在68%的置信水平。b,c、日爆发能量和DM，其中小提琴符号表示分布函数，绿色阴影条表示95%上下界，黑色实线为中位数。
扩展数据图2探测到的脉冲的通量、等效宽度和能量分布。
一个,b，突发流量的累积分布和直方图;53 mJy ms处的红色虚线表示95%完整性阈值。c，通量和爆宽的二维分布。d，爆发宽度直方图。e,f， FRB 20201124A爆发能量累积分布及直方图;虚线垂直黑线2 × 1036erg表示95%完整性，假设突发带宽为185 MHz，即突发带宽的中位数。适合能量累积分布的破幂律为黑色实线曲线，断点为1.1 × 1038erg由点虚线表示。
图3 FRB 20201124A的等待时间分布。
一个，使用两个对数正态函数(蓝色曲线)进行最佳拟合，其中两个对数正态分布在39 ms和106.7 s达到峰值。b，使用三个对数正态函数进行最佳拟合(蓝色曲线)，用虚线曲线表示，在39ms, 45.1 s和162.3 s达到峰值。
扩展数据图4单个突发内的明显RM变化。
95%置信水平误差条的RM曲线(一个)、极化谱(b)和动态光谱(c)．使用相应的结构优化DM值分散突发。
图5 RM索引。
一个，归一化RM指数偏差直方图定义为(β−2)/σβ，其中σβ的不确定性β68%的置信度。b， RM是时间的函数。橙色圆点表示所选的爆发(β−2)/σβ≤1，未选中的测量值为蓝点。
扩展数据图6在z在光学和近红外中= 0.098。
一个,我乐队和K’波段FRB 20201124A主星系图像分别由LRIS和NIRC2相机拍摄，并得到残差K减去光盘组件后的'波段图像。FRB 20201124A的EVN定位用青色圈表示，半径为60 mas，即4倍不确定度。背景星系的中心(z= 0.553)表示为黄色星号。b字母Hα中分辨率ESI谱显示双峰剖面。蓝色和红色代表两个不同阶的梯队光谱。c， LRIS在H附近的2D光谱图像α发射谱线。在空间方向上可以清楚地看到波长相关的变化。d字母Hα从三个不同区域提取的直线，分别对应面板中的三个矩形c沿着狭缝的星系。e，相对于连续介质中心，在狭缝方向上不同投影距离处的速度。LRIS光谱观测的观测值为0.7″(黑色条)，这设置了空间分辨率。
扩展数据图7星系的性质和与其他快速射电暴宿主的比较。
一个， SDSS DR8 MPA-JHU样品绘制的BPT图(黑色)中FRB中继器主机;以恒星形成为主的星系和以活动星系核为主的星系的参数空间分别用虚线和实线分隔87,88．FRB 20201124A的主星系和背景星系分别以红色和黄色显示。b，以星系有效半径为单位的frb星系偏移Re，气相金属丰度，sSFR和恒星质量)与FRB 20201124A宿主星系(红星)的文献样本(可在https://web.archive.org/web/20211015143528/https://frbhosts.org/#explore)用点表示(黑色，非重复器;红色,中继器)。c，来自背景星系的发射线z在LRIS(蓝色)和ESI(红色)光谱中= 0.553，被地球大气污染的区域用绿色标记。
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徐辉，牛建荣，陈平，陈建荣。et al。棒状星系中复杂磁化部位的快速射电暴源。自然609， 685-688(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05071-8
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