Explosões rápidas de rádio como emissão de maser sincrotrônico de ondas de choque relativísticas em desaceleração

RESUMO Explosões rápidas de rádio (FRBs) podem surgir da emissão de maser sincrotrônico em choques magnetizados ultrarelativísticos, como os produzidos por ejecta de erupções de magnetares jovens. Combinamos os resultados de simulação de partículas em células para a emissão de maser com a dinâmica de desaceleração de choque auto-similar, como aplicado comumente a explosões de raios gama (GRBs), para explorar as implicações para FRBs. O ambiente a montante é uma casca de bárions levemente relativística liberada após uma erupção anterior, motivada pela alta taxa de injeção de elétrons–íons Ṁ 10^19\!-\!10^21 g s−1 necessária para alimentar a nebulosa de rádio persistente coincidente com a bursta repetidora FRB 121102 e sua alta medida de rotação. A fluência de rádio atinge o pico uma vez que a profundidade óptica à frente do choque para a dispersão Compton induzida τc ≲ 3. Dado que os intervalos entre eventos principais de ejeção de íons ΔT ∼ 105 s são semelhantes à taxa de ocorrência das explosões mais poderosas de FRB 121102, demonstramos a produção de FRBs de ∼0.1–10 GHz com energias irradiadas isotrópicas ∼1037–1040 erg e durações ∼0.1–10 ms para energias de erupção E ∼ 1043–1045 erg. A desaceleração da onda de choque, e a crescente transparência do meio a montante, gera a decaimento temporal da frequência de pico, similar ao desvio de frequência para baixo observado em FRB 121102 e FRB 180814. J0422+73. O atraso ΔT ≳ 105 s entre eventos principais de injeção de íons necessários para limpar densidades suficientemente baixas ao redor do motor para a emissão de FRB poderia explicar períodos 'escuros' prolongados e tempos de chegada de explosões agrupados. Elétrons térmicos aquecidos no choque geram um transiente sincrotrônico de vida curta ≲1 ms (1 s) em energias de raios gama (X-ray), análogo a um resplendor de GRB reduzido.