Redshift Distributions of Fast Radio Bursts Inferred Using Clustering in Dispersion Measure Space

被引：0

作者：

Peng, Hui ^{[1
,2
]}

Yu, Yu ^{[1
,2
]}

机构：

[1] Shanghai Jiao Tong Univ, Sch Phys & Astron, Dept Astron, Shanghai 200240, Peoples R China

[2] Shanghai Key Lab Particle Phys & Cosmol, Key Lab Particle Astrophys & Cosmol MOE, Shanghai 200240, Peoples R China

来源：

ASTROPHYSICAL JOURNAL | 2025年 / 982卷 / 02期

基金：

国家重点研发计划; 中国国家自然科学基金;

关键词：

SELF-CALIBRATION; REIONIZATION HISTORY; HOST GALAXY; SCATTER; FRB; POPULATION; MERGERS; PULSAR; ENERGY;

D O I：

10.3847/1538-4357/adbbda

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Fast radio bursts (FRBs), millisecond-duration radio transient events, possess the potential to serve as excellent cosmological probes. The FRB redshift distribution contains information about the FRB sources, providing key constraints on the types of engines. However, it is quite challenging to obtain the FRB redshifts due to the poor localization and the faintness of the host galaxies. This reality severely restricts the application prospects and study of the physical origins of FRBs. We propose that the clustering of observed FRBs can be an effective approach to address this issue without needing to accurately model dispersion measure (DM) contributions from the host galaxy and the immediate environment of the source. Using the clustering of 5 x 107 simulated FRBs from future observations with sensitivity similar to the second phase of the Square Kilometre Array, we show that in extragalactic DM space, the redshift distributions can be accurately reconstructed, and the mean redshift for FRBs between 384.8 and 1450.3 pc cm-3 can be constrained to similar to 0.001 +/- 0.003(1 + z). The results demonstrate the potential of FRB clustering to constrain redshift distributions and provide valuable insights into FRB source models and cosmological applications.

引用

页数：8

共 80 条

[1] Overview of the Instrumentation for the Dark Energy Spectroscopic Instrument [J].

Abareshi, B. ;

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Asorey, J. ;

Aviles, Alejandro ;

Bailey, S. ;

Balaguera-Antolinez, A. ;

Ballester, O. ;

Baltay, C. ;

Bault, A. ;

Beltran, S. F. ;

Benavides, B. ;

BenZvi, S. ;

Berti, A. ;

Besuner, R. ;

Beutler, Florian ;

Bianchi, D. ;

Blake, C. ;

Blanc, P. ;

Blum, R. ;

Bolton, A. ;

Bose, S. ;

Bramall, D. ;

Brieden, S. ;

Brodzeller, A. ;

Brooks, D. ;

Brownewell, C. ;

Buckley-Geer, E. ;

Cahn, R. N. ;

Cai, Z. ;

Canning, R. ;

Capasso, R. ;

Carnero Rosell, A. ;

Carton, P. ;

Casas, R. ;

Castander, F. J. ;

Cervantes-Cota, J. L. ;

Chabanier, S. ;

Chaussidon, E. ;

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Cole, S. .

ASTRONOMICAL JOURNAL, 2022, 164 (05)

[2] Planck 2018 results: V. CMB power spectra and likelihoods [J].

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Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

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Bernard, J. -P. ;

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Bouchet, F. R. ;

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Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

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Calabrese, E. ;

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Casaponsa, B. ;

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Chiang, H. C. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Crill, B. P. ;

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Fantaye, Y. ;

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ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641

[3] Updating the First CHIME/FRB Catalog of Fast Radio Bursts with Baseband Data [J].

Amiri, Mandana ;

Andersen, Bridget C. ;

Andrew, Shion ;

Bandura, Kevin ;

Bhardwaj, Mohit ;

Boyle, P. J. ;

Brar, Charanjot ;

Breitman, Daniela ;

Cassanelli, Tomas ;

Chawla, Pragya ;

Cook, Amanda M. ;

Curtin, Alice P. ;

Dobbs, Matt ;

Dong, Fengqiu Adam ;

Eadie, Gwendolyn ;

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Leung, Calvin ;

Liu, Siqi ;

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Rafiei-Ravandi, Masoud ;

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Bandura, Kevin ;

Boskovic, Anja ;

Chen, Tianyue ;

Cliche, Jean-Francois ;

Deng, Meiling ;

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[5] The First CHIME/FRB Fast Radio Burst Catalog [J].

Amiri, Mandana ;

Andersen, Bridget C. ;

Bandura, Kevin ;

Berger, Sabrina ;

Bhardwaj, Mohit ;

Boyce, Michelle M. ;

Boyle, P. J. ;

Brar, Charanjot ;

Breitman, Daniela ;

Cassanelli, Tomas ;

Chawla, Pragya ;

Chen, Tianyue ;

Cliche, J. -f. ;

Cook, Amanda ;

Cubranic, Davor ;

Curtin, Alice P. ;

Deng, Meiling ;

Dobbs, Matt ;

Dong, Fengqiu ;

Eadie, Gwendolyn ;

Fandino, Mateus ;

Fonseca, Emmanuel ;

Gaensler, B. M. ;

Giri, Utkarsh ;

Good, Deborah C. ;

Halpern, Mark ;

Hill, Alex S. ;

Hinshaw, Gary ;

Josephy, Alexander ;

Kaczmarek, Jane F. ;

Kader, Zarif ;

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Kaspi, Victoria M. ;

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Li, Dongzi ;

Lin, Hsiu-Hsien ;

Masui, Kiyoshi W. ;

Mckinven, Ryan ;

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Michilli, Daniele ;

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Munchmeyer, Moritz ;

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Newburgh, Laura ;

Ng, Cherry .

ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2021, 257 (02)

[6] A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar [J].

Andersen, B. C. ;

Bandura, K. M. ;

Bhardwaj, M. ;

Bij, A. ;

Boyce, M. M. ;

Boyle, P. J. ;

Brar, C. ;

Cassanelli, T. ;

Chawla, P. ;

Chen, T. ;

Cliche, J. -F. ;

Cook, A. ;

Cubranic, D. ;

Curtin, A. P. ;

Denman, N. T. ;

Dobbs, M. ;

Dong, F. Q. ;

Fandino, M. ;

Fonseca, E. ;

Gaensler, B. M. ;

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Good, D. C. ;

Halpern, M. ;

Hill, A. S. ;

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Merryfield, M. ;

Meyers, B. W. ;

Michilli, D. ;

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Pleunis, Z. ;

Quine, B. M. .

NATURE, 2020, 587 (7832) :54-+

[7] Sub-second periodicity in a fast radio burst [J].

Andersen, Bridget C. ;

Bandura, Kevin ;

Bhardwaj, Mohit ;

Boyle, P. J. ;

Brar, Charanjot ;

Breitman, Daniela ;

Cassanelli, Tomas ;

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Chawla, Pragya ;

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Cubranic, Davor ;

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Deng, Meiling ;

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Gaensler, B. M. ;

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Good, Deborah C. ;

Hill, Alex S. ;

Josephy, Alexander ;

Kaczmarek, J. F. ;

Kader, Zarif ;

Kania, Joseph ;

Kaspi, Victoria M. ;

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Masui, Kiyoshi W. ;

Mckinven, Ryan ;

Mena-Parra, Juan ;

Merryfield, Marcus ;

Meyers, B. W. ;

Michilli, D. ;

Naidu, Arun ;

Newburgh, Laura ;

Ng, C. ;

Ordog, Anna ;

Patel, Chitrang ;

Pearlman, Aaron B. ;

Pen, Ue-Li ;

Petroff, Emily ;

Pleunis, Ziggy ;

Rafiei-Ravandi, Masoud ;

Rahman, Mubdi ;

Ransom, Scott ;

Renard, Andre ;

Sanghavi, Pranav ;

Scholz, Paul ;

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NATURE, 2022, 607 (7918) :256-+

[8] The Detection of an Extremely Bright Fast Radio Burst in a Phased Array Feed Survey [J].

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Edwards, P. G. ;

O'Neill, M. ;

Oslowski, S. ;

Bailes, M. ;

Zackay, B. ;

Clarke, N. ;

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Jameson, A. ;

Jones, D. ;

Navarro, R. ;

Trinh, J. T. ;

Allison, J. ;

Anderson, C. S. ;

Bell, M. ;

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Madrid, J. P. ;

Marvil, J. ;

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Popping, A. ;

Voronkov, M. A. ;

Whiting, M. T. ;

Allen, G. R. ;

Bock, D. C. -J. ;

Brodrick, D. P. ;

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DeBoer, D. R. ;

Diamond, P. J. ;

Ekers, R. ;

Gough, R. G. ;

Hampson, G. A. ;

Harvey-Smith, L. ;

Hay, S. G. ;

Hayman, D. B. ;

Jackson, C. A. ;

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Koribalski, B. S. ;

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de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Delouis, J. -M. ;

Di Valentino, E. ;

Diego, J. M. ;

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Douspis, M. ;

Ducout, A. ;

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[3] Updating the First CHIME/FRB Catalog of Fast Radio Bursts with Baseband Data [J].

Amiri, Mandana ;

Andersen, Bridget C. ;

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Bandura, Kevin ;

Bhardwaj, Mohit ;

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Brar, Charanjot ;

Breitman, Daniela ;

Cassanelli, Tomas ;

Chawla, Pragya ;

Cook, Amanda M. ;

Curtin, Alice P. ;

Dobbs, Matt ;

Dong, Fengqiu Adam ;

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Giri, Utkarsh ;

Herrera-Martin, Antonio ;

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Kaczmarek, J. F. ;

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Kaspi, Victoria M. ;

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Mckinven, Ryan ;

Mena-Parra, Juan ;

Merryfield, Marcus ;

Michilli, Daniele ;

Ng, Cherry ;

Nimmo, Kenzie ;

Noble, Gavin ;

Pandhi, Ayush ;

Patel, Chitrang ;

Pearlman, Aaron B. ;

Pen, Ue-Li ;

Petroff, Emily ;

Pleunis, Ziggy ;

Rafiei-Ravandi, Masoud ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2024, 969 (02)

[4] An Overview of CHIME, the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment [J].

Amiri, Mandana ;

Bandura, Kevin ;

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Chen, Tianyue ;

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Shaw, J. Richard ;

Siegel, Seth R. ;

Singh, Saurabh ;

Smegal, Rick ;

Tretyakov, Ian ;

Van Gassen, Kwinten ;

Vanderlinde, Keith ;

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[5] The First CHIME/FRB Fast Radio Burst Catalog [J].

Amiri, Mandana ;

Andersen, Bridget C. ;

Bandura, Kevin ;

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Bhardwaj, Mohit ;

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Breitman, Daniela ;

Cassanelli, Tomas ;

Chawla, Pragya ;

Chen, Tianyue ;

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Cook, Amanda ;

Cubranic, Davor ;

Curtin, Alice P. ;

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Dobbs, Matt ;

Dong, Fengqiu ;

Eadie, Gwendolyn ;

Fandino, Mateus ;

Fonseca, Emmanuel ;

Gaensler, B. M. ;

Giri, Utkarsh ;

Good, Deborah C. ;

Halpern, Mark ;

Hill, Alex S. ;

Hinshaw, Gary ;

Josephy, Alexander ;

Kaczmarek, Jane F. ;

Kader, Zarif ;

Kania, Joseph W. ;

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Leung, Calvin ;

Li, Dongzi ;

Lin, Hsiu-Hsien ;

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Meyers, Bradley W. ;

Michilli, Daniele ;

Milutinovic, Nikola ;

Mirhosseini, Arash ;

Munchmeyer, Moritz ;

Naidu, Arun ;

Newburgh, Laura ;

Ng, Cherry .

ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2021, 257 (02)

[6] A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar [J].

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Brar, C. ;

Cassanelli, T. ;

Chawla, P. ;

Chen, T. ;

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Pinsonneault-Marotte, T. ;

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NATURE, 2020, 587 (7832) :54-+

[7] Sub-second periodicity in a fast radio burst [J].

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Bandura, Kevin ;

Bhardwaj, Mohit ;

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Brar, Charanjot ;

Breitman, Daniela ;

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Chatterjee, Shami ;

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Cliche, Jean-Francois ;

Cubranic, Davor ;

Curtin, Alice P. ;

Deng, Meiling ;

Dobbs, Matt ;

Dong, Fengqiu Adam ;

Fonseca, Emmanuel ;

Gaensler, B. M. ;

Giri, Utkarsh ;

Good, Deborah C. ;

Hill, Alex S. ;

Josephy, Alexander ;

Kaczmarek, J. F. ;

Kader, Zarif ;

Kania, Joseph ;

Kaspi, Victoria M. ;

Leung, Calvin ;

Li, D. Z. ;

Lin, Hsiu-Hsien ;

Masui, Kiyoshi W. ;

Mckinven, Ryan ;

Mena-Parra, Juan ;

Merryfield, Marcus ;

Meyers, B. W. ;

Michilli, D. ;

Naidu, Arun ;

Newburgh, Laura ;

Ng, C. ;

Ordog, Anna ;

Patel, Chitrang ;

Pearlman, Aaron B. ;

Pen, Ue-Li ;

Petroff, Emily ;

Pleunis, Ziggy ;

Rafiei-Ravandi, Masoud ;

Rahman, Mubdi ;

Ransom, Scott ;

Renard, Andre ;

Sanghavi, Pranav ;

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Zackay, B. ;

Clarke, N. ;

D'Addario, L. R. ;

Dodson, R. ;

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Jameson, A. ;

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Navarro, R. ;

Trinh, J. T. ;

Allison, J. ;

Anderson, C. S. ;

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Chippendale, A. P. ;

Collier, J. D. ;

Heald, G. ;

Heywood, I. ;

Hotan, A. W. ;

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McConnell, D. ;

Popping, A. ;

Voronkov, M. A. ;

Whiting, M. T. ;

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Bock, D. C. -J. ;

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Gough, R. G. ;

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Harvey-Smith, L. ;

Hay, S. G. ;

Hayman, D. B. ;

Jackson, C. A. ;

Johnston, S. ;

Koribalski, B. S. ;

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Bochenek, C. D. ;

Ravi, V. ;

Belov, K. V. ;

Hallinan, G. ;

Kocz, J. ;

Kulkarni, S. R. ;

McKenna, D. L. .

NATURE, 2020, 587 (7832) :59-+

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