一个持续活跃的快速射电暴源，嵌入在一个正在膨胀的超新星遗迹中

《Science & Justice》：A Persistently Active Fast Radio Burst source Embedded in an Expanding Supernova Remnant

持续四年活跃的快速射电暴FRB 20190520B的DM演变分析，揭示其年衰减率达-12.4±0.3 pc cm?3，显著超过其他FRB及脉冲星，支持该源位于年轻超新星残骸膨胀中的模型。

　　快速射电暴（Fast Radio Bursts，简称FRBs）是天文学中最令人困惑的现象之一。这些短暂而强烈的射电信号通常持续仅几毫秒，但它们的起源和物理机制仍然是一个未解之谜。FRBs的观测发现最初可以追溯到2007年，当时在脉冲星观测中意外捕捉到了一次极为罕见的爆发事件，即著名的“Lorimer burst”。自那时起，科学家们不断尝试理解这些射电信号的成因，以及它们在宇宙中的传播路径和环境特征。尽管大多数FRBs只被观测到一次或偶尔出现，但最近的研究揭示了某些FRBs可能具有持续活动的特性，为研究它们的传播效应提供了新的视角。

FRB 20190520B是其中的一个重要发现。该FRB在2019年由500米口径球面射电望远镜FAST首次探测到，并随后被定位到一个红移约为0.241的矮星系中。不同于大多数FRBs的短暂和随机性，FRB 20190520B表现出持续活跃的特性，连续四年都保持着稳定的爆发频率。这种长期的活跃性使得科学家能够对它的色散测量（Dispersion Measure，DM）变化进行详细分析，从而揭示其传播环境的动态特性。

DM是衡量天体在观测路径上通过的电离介质电子密度积分的一个指标。通过测量DM的变化，科学家可以推测射电暴在传播过程中经历的介质环境是否发生了变化。对于FRB 20190520B，研究团队发现其DM在四年内的平均变化速率达到了每年约-12.4 ± 0.3 pc cm?3，这一数值远高于以往观测到的其他FRBs的DM变化率，甚至超过了脉冲星的DM变化幅度。这种显著的DM下降表明，该FRB可能处于一个密度较高且动态变化的电离介质中，这为研究其与超新星遗迹（Supernova Remnant，SNR）之间的联系提供了重要线索。

为了进一步确认这一假设，研究团队利用FAST进行了长期的观测跟踪，并对大量的FRB信号进行了详细分析。他们发现，FRB 20190520B的爆发频率在不同观测期间保持相对稳定，这使得其DM变化能够被更准确地测量。此外，通过分析不同频率下的DM变化，研究团队发现其传播特性可能与脉冲星的某些行为相似，但也表现出独特的模式。例如，DM的变化率与时间相关，并且在某些时间尺度上呈现出明显的趋势。

研究还发现，FRB 20190520B的色散变化与银河系的电离介质（Interstellar Medium，ISM）和宿主星系的贡献有关。通过剔除银河系的DM贡献，研究团队估计了该FRB宿主星系的DM值，并发现其宿主贡献占据了相当大的比例。这一发现进一步支持了FRB 20190520B可能位于一个年轻、正在扩张的超新星遗迹中的假设。超新星遗迹的扩张会导致其内部的电子密度和厚度发生变化，从而引起DM的显著变化。

此外，研究团队还分析了FRB 20190520B的散射时间尺度（Scattering Timescale，τ?）和散射带宽（Scintillation Bandwidth，ν??）的变化。这些参数的变化能够提供关于传播介质的进一步信息。研究发现，FRB 20190520B的散射时间尺度在不同频率下表现出一定的变化，但总体趋势与DM的变化不一致。这表明，FRB的传播环境可能由多个不同成分的介质组成，而不仅仅是银河系或宿主星系的单一贡献。

研究还考虑了其他可能的解释，例如双星系统或脉冲星的运动对DM变化的影响。然而，这些假设在面对FRB 20190520B的长期DM下降时显得不够充分。例如，如果FRB 20190520B的DM变化是由双星系统中的轨道运动引起的，那么其DM变化幅度应该与轨道周期相关，而该周期通常需要远大于四年的长度。然而，FRB 20190520B的DM变化在短短四年中就表现出显著的下降，这与双星系统的预期不符。

综合所有观测数据和分析结果，研究团队得出结论，FRB 20190520B的长期DM下降最可能源于其宿主星系中一个年轻、正在扩张的超新星遗迹。这种遗迹的扩张过程会导致电子密度的动态变化，从而引起DM的持续下降。这一发现不仅为FRB的起源提供了新的线索，也为理解超新星遗迹的演化过程提供了重要的观测证据。

此外，研究团队还通过分析FRB 20190520B的频谱特性，发现其爆发在较高频率下更为频繁。这一现象可能与超新星遗迹中的电子密度分布有关，因为较高频率的信号在穿过较密的介质时可能受到更少的散射影响。这表明，FRB 20190520B的爆发可能发生在超新星遗迹的内部，而该遗迹的电子密度分布可能具有一定的结构特征。

总的来说，FRB 20190520B的长期活动和显著的DM变化为研究FRB的传播环境和起源提供了重要的机会。通过分析其DM变化速率、散射时间尺度和频谱特性，科学家们能够更深入地理解FRB在宇宙中的传播路径和环境特征。这一研究不仅揭示了FRB 20190520B的特殊性，也为探索其他FRB的起源和演化过程提供了新的思路。