Rask radioutbrudd: Studier avslører detaljer om opprinnelsen

Redaktørens merknad: Registrer deg for CNNs Wonder Theory vitenskapsnyhetsbrev. Utforsk universet med nyheter om fascinerende funn, vitenskapelige fremskritt og mer.



CNN

Mer enn 15 år etter at raske radioutbrudd ble oppdaget, har ny forskning både avdekket og utdypet mysteriet rundt kildene til disse fenomenene i dype rom.

Raske radioutbrudd, eller FRB-er, er lyse, kraftige utslipp av radiobølger som strekker seg fra en brøkdel av et millisekund til noen få millisekunder, som hver produserer energi tilsvarende solens årlige produksjon.

Nyere forskning antydet at noen FRB stammer fra magnetarer, som er nøytronstjerner med ekstremt kraftige magnetiske felt. En rask radioutbrudd funnet i Melkeveien var assosiert med en magnetar, ifølge en studie fra 2020.

Men forskerne har ennå ikke funnet opprinnelsen til kosmologiske FRB-er, som er svært langt unna med milliarder av lysår unna. Det er en dilemma som fikk et internasjonalt team av forskere til å se hva det kunne lære av observasjoner av nesten 1900 utbrudd fra en aktiv rask radioutbruddskilde utenfor galaksen vår kalt FRB 20201124A, ifølge en studie publisert 21. september i tidsskriftet Nature.

En illustrasjon viser et raskt radioutbrudd (ikke den som er beskrevet i de nye studiene).

Utslippene knyttet til FRB 20201124A skjedde i 82 timer over 54 dager våren 2021, noe som gjør den til en av de mest aktive kjente raske radioutbruddene. Det var synlig gjennom verdens største radioteleskop – det Kina-baserte fem hundre meter lange sfæriske radioteleskopet med blenderåpning, eller FAST.

I løpet av de første 36 dagene ble studieteamet overrasket over å se uregelmessige, kortvarige variasjoner av Faraday-rotasjonsmålet, som måler styrken til magnetfeltet og tettheten til partikler i omgivelsene til FRB 20201124A. Et større rotasjonsmål betyr at magnetfeltet nær radioutbruddets kilde er sterkere, tettere eller begge deler, og et mindre mål betyr det motsatte, sa Bing Zhang, en medforfatter av studien og astrofysiker, via e-post.

“Dette reflekterer ikke begynnelsen av FRB’s (levetid),” sa Zhang, grunnleggeren av Center for Astrophysics ved University of Nevada, Las Vegas. «FRB-kilden har vært der lenge, men har vært i dvale mesteparten av tiden. Den våkner av og til (denne gangen i 54 dager) og avgir mange utbrudd.»

Tiltakene gikk opp og ned i løpet av den tidsperioden, og stoppet deretter i løpet av de siste 18 dagene før FRB ble dempet – “noe som tyder på at magnetfeltstyrken og/eller tettheten langs siktlinjen i nærheten av FRB-kilden varierer med tiden “, la Zhang til. “Det tyder på at miljøet til FRB-kilden utvikler seg dynamisk, med raskt skiftende magnetiske felt eller tetthet eller begge deler.”

“Jeg sidestiller det med å filme en film av omgivelsene til en FRB-kilde, og filmen vår avslørte et komplekst, dynamisk utviklende, magnetisert miljø som aldri var forestilt før,” sa Zhang i en pressemelding.

En fysisk modell som et annet team av forskere laget basert på observasjonene av FRB 20201124A foreslår at FRB kom fra et binært system omtrent 8 480 lysår unna som inneholder en magnetar og en Be-stjerne, en stjerne som er varmere og større og roterer raskere enn solen, ifølge en egen studie publisert 21. september i tidsskriftet Nature Communications.

Radioutbruddets komplekse, magnetiserte miljø er innenfor omtrent en astronomisk enhet (avstanden mellom jorden og solen) fra kilden, fant forskerne.

De oppdaget også at utbruddet stammet fra en sperret spiralgalakse, som er metallrik og lik Melkeveien i størrelse, ved å bruke 10-meters Keck-teleskopene i Mauna Kea, Hawaii. Kilden til radioutbruddet er plassert mellom galaksens spiralarmer der ingen betydelig stjernedannelse finner sted, noe som gjør det mindre sannsynlig at opprinnelsen utelukkende er en magnetar, ifølge medforfatter av naturstudiet Subo Dong, en førsteamanuensis ved Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics. ved Peking University.

“Et slikt miljø forventes ikke direkte for en isolert magnetar,” sa Zhang i en pressemelding. “Noe annet kan være i nærheten av FRB-motoren, muligens en binær følgesvenn.”

Modelleringsstudien bør oppmuntre til ytterligere søk etter raske radiosignaler fra Be star/røntgen-binærfiler, sa forfatterne.

“Disse observasjonene førte oss tilbake til tegnebrettet,” sa Zhang. «Det er klart at FRB-er er mer mystiske enn det vi har forestilt oss. Flere multi-bølgelengde observasjonskampanjer er nødvendig for ytterligere å avsløre naturen til disse objektene.»

Leave a Comment