Существуют ли какие-либо астрономические явления, которые могут излучать сильные радиоволны с частотой, кратной дискретной?

Я думаю, вы неправильно поняли статью - величина, которая, казалось, имела место при целых кратных некоторому числу, является не частотой радиоизлучения, а скорее мерой дисперсии ( DM ) источника. Когда фотоны путешествуют через межзвездную среду, взаимодействие со свободными электронами означает, что фотонам с более низкой частотой требуется больше времени, чтобы достичь наблюдателя, чем фотонам с более высокой частотой. Временная задержка между фотонами с частотой$\nu_1$и$\nu_2$является

$$t_1-t_2=4.15\left(\frac{\text{DM}}{\text{pc cm}^{-3}}\right)\left[\left(\frac{\nu_1}{\text{GHz}}\right)^{-2}-\left(\frac{\nu_2}{\text{GHz}}\right)^{-2}\right]\;\text{ms}$$ с мерой дисперсии, определяемой как интеграл от плотности свободных электронов$n_e$по пути между источником и наблюдателем: $$\text{DM}\equiv\int n_e\;d\text{l}$$ В некотором смысле мера дисперсии является прокси расстояния. Если бы у нас была униформа$n_e$, то DM будет идеально линейно масштабироваться с расстоянием до источника. При этом плотность электронов в Галактике неодинакова во всех направлениях; очевидно, что в диске она намного выше, а это означает, что источник внутри диска на некотором расстоянии от нас будет иметь меньшую DM, чем источник в гало на том же расстоянии. Обратите внимание, что DM не является внутренним свойством источника — он зависит от местоположения наблюдателя.

Суть документа, цитируемого в статье ( Hippke et al. 2015 ), заключается в том, что показатели дисперсии 11 быстрых радиовсплесков (FRB) оказались близкими к целым числам, кратным 187,5 пк см.$^{-3}$. Конечно, есть отклонения, хотя я не знаю, как отклонения соотносятся с неопределенностями измерений. Авторы утверждают, что это можно объяснить, если FRB на самом деле искусственны — другими словами, если есть какой-то искусственный источник, излучающий на разных частотах, причем каждая частота излучается в разное время, имитируя эффекты межзвездной дисперсии.

С тех пор наши знания о FRB расширились, так как размер выборки резко увеличился, и большинство известных DM немного отличаются от тенденции. Я не знаю, смотрел ли кто-нибудь еще раз на эту небольшую выборку, но на данный момент чрезвычайно широкое согласие состоит в том, что FRB являются астрофизическими (в основном внегалактическими) источниками. За прошедшие годы был предложен широкий спектр механизмов , некоторые из которых впоследствии были исключены, а другие подтверждены дальнейшими наблюдениями.

Примечание о пульсарах: в статье не утверждается, что пульсары не являются источниками FRB — размер выборки в то время был слишком мал, чтобы исключить их — а скорее то, что быстрые радиовсплески значительно отличаются от типичного излучения пульсаров, которое, как правило, униформа. Все еще существуют жизнеспособные механизмы FRB с участием пульсаров, такие как гигантские импульсы молодых пульсаров, и нейтронные звезды в целом играют роль в некоторых популярных в настоящее время теориях, таких как магнитарные вспышки.

Все сказанное, я думаю, стоит ответить на вопрос заголовка. Действительно верно, что некоторые радиоисточники излучают с целыми кратными некоторой частоте, а именно, спектральные линии от вращательных переходов в молекулах. В молекуле с моментом инерции$I$, энергия состояния с числом углового момента$J$является

$$E_{\text{rot}}=\left(\frac{\hbar^2}{2I}\right)J(J+1),\quad J=0,1,2,\cdots$$ Переход от$J$к$J-1$затем высвобождает энергию $$\Delta E_{\text{rot}}=\frac{\hbar^2J}{I}$$ и приводит к излучению фотона с частотой $$\nu=\frac{\hbar J}{2\pi I}$$ В качестве примечательного примера можно$\text{CO}$молекула$^{\dagger}$излучает фотон в$\nu\approx115\;\text{GHz}$в течение$J=1\to0$переход, в$\nu\approx230\;\text{GHz}$в течение$J=2\to1$переход и так далее. Имейте в виду, однако, что быстрые радиовсплески являются широкополосными источниками, и хотя спектральные радиолинии будут демонстрировать некоторое расширение за счет определенных механизмов, это просто несопоставимо — профили излучения совершенно разные.

---

$^{\dagger}$В частности, обычный изотоп$^{12}\text{C}^{16}\text{O}$. Другие изотопы, такие как$^{13}\text{C}^{16}\text{O}$имеют соответствующие линии на немного разных частотах.