[论文解读] Host Galaxies for Four Nearby CHIME/FRB Sources and the Local Universe FRB Host Galaxy Population

Mohit Bhardwaj, Daniele Michilli+25 more|arXiv (Cornell University)|Oct 16, 2023

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 5

一句话总结

本研究利用低色散量、高银纬及基带数据，识别出四个附近非重复性CHIME/FRB源（FRB 20181223C、20190418A、20191220A 和 20190425A）的宿主星系，发现所有宿主均为红移 0.027–0.071 之间的螺旋（晚型）星系。对18个本地FRB宿主的分析证实，螺旋星系具有显著的形态偏好，挑战了以往关于椭圆星系宿主的报告，并强化了FRB与恒星形成区域之间的关联。

ABSTRACT

We present the host galaxies of four apparently non-repeating fast radio bursts (FRBs), FRBs 20181223C, 20190418A, 20191220A, and 20190425A, reported in the first Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME/FRB) catalog. Our selection of these FRBs is based on a planned hypothesis testing framework where we search all CHIME/FRB Catalog-1 events that have low extragalactic dispersion measure (< 100 pc cm$^{-3}$), with high Galactic latitude (|b| > 10$°$) and saved baseband data. We associate the selected FRBs to galaxies with moderate to high star-formation rates located at redshifts between 0.027 and 0.071. We also search for possible multi-messenger counterparts, including persistent compact radio and gravitational wave (GW) sources, and find none. Utilizing the four FRB hosts from this study along with the hosts of 14 published local Universe FRBs (z < 0.1) with robust host association, we conduct an FRB host demographics analysis. We find all 18 local Universe FRB hosts in our sample to be spirals (or late-type galaxies), including the host of FRB 20220509G, which was previously reported to be elliptical. Using this observation, we scrutinize proposed FRB source formation channels and argue that core-collapse supernovae are likely the dominant channel to form FRB progenitors. Moreover, we infer no significant difference in the host properties of repeating and apparently non-repeating FRBs in our local Universe FRB host sample. Finally, we find the burst rates of these four apparently non-repeating FRBs to be consistent with those of the sample of localized repeating FRBs observed by CHIME/FRB. Therefore, we encourage further monitoring of these FRBs with more sensitive radio telescopes.

研究动机与目标

• 识别四个具有低银河系色散量和高银纬的非重复性CHIME/FRB源的宿主星系。
• 利用多波段成像和光谱学评估这些宿主的形态和恒星形成特性。
• 通过整合新发布的和已发表的宿主关联数据，对本地FRB宿主（z < 0.1）进行人口统计学分析。
• 测试多信使对应体的存在，包括持续射电源和引力波源。
• 通过深度监测评估这些非重复性FRB是否存在重复爆发的可能。

提出的方法

• 从CHIME/FRB目录-1中选取FRB源，标准为低色散量（<100 pc cm⁻³）、高银纬（|b| > 10°）以及具备基带数据。
• 利用CFHT、GTC、Magellan和Gemini North望远镜的数据进行深度成像和光度红移估计。
• 通过光谱后续观测确认红移和基于发射线诊断的恒星形成速率。
• 利用档案数据和同期数据搜索持续射电源和引力波对应体。
• 将新发布的宿主关联与14个先前发表的本地FRB宿主（z < 0.1）结合，进行统计宿主人口特征分析。
• 应用假设检验评估宿主群体中形态和环境趋势的显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 四个具有低色散量和高银纬的附近非重复性CHIME/FRB源的宿主星系是什么？
• RQ2 这些FRB宿主是否表现出与已知FRB群体一致的形态或恒星形成特征？
• RQ3 是否存在与这些FRB相关的多信使对应体，如持续射电源或引力波源？
• RQ4 这些FRB宿主的特性与更广泛的本地FRB宿主群体（z < 0.1）相比如何？
• RQ5 尽管最初被归类为非重复性，这些FRB是否可能是重复爆发的活跃源？

主要发现

• 新识别出的四个FRB宿主均为螺旋（晚型）星系，具有中等到高的恒星形成速率，红移在0.027至0.071之间。
• 先前报告为椭圆星系的FRB 20220509G，经形态分析重新归类为螺旋星系。
• 在18个本地FRB宿主（z < 0.1）中，所有宿主均为螺旋星系，表明本地FRB群体中存在强烈的形态偏好。
• 在四次FRB中均未探测到持续紧凑射电源或引力波对应体。
• 在2018年7月1日至2021年5月1日期间对四次FRB的监测中未发现重复爆发，尽管其爆发率处于已知重复CHIME/FRB源的观测范围内。
• 结果支持本地FRB主要与恒星形成螺旋星系相关的假设，样本中未发现椭圆星系宿主的证据。