Onbekende aard van kosmiese radio-uitbarstings

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Een van die mees geheimsinnige kosmiese verskynsels is vinnige radio-uitbarstings. Dit is kort, etlike millisekondes duur radioseine van 'n onbekende aard, wat voortspruit uit die vrystelling van 'n enorme hoeveelheid energie. Meer as 'n dekade het verloop sedert hul ontdekking, maar astrofisici probeer steeds om die meganismes van hul voorkoms uit te vind. Die navorsers noem neutronsterre, swart gate en selfs senders van uitheemse beskawings as moontlike bronne.

Geheimsinnige seine

Met vinnige radio-uitbarstings, in millisekondes, word soveel energie vrygestel as wat die Son oor etlike tienduisende jare vrygestel het. Die leidende hipotese is dat hulle veroorsaak word deur katastrofiese gebeure, soos die samesmelting van twee neutronsterre, 'n flits van die verdamping van 'n swart gat, of die transformasie van 'n pulsar in 'n swart gat. Vir 'n lang tyd is geglo dat radiosarsies net een keer kan voorkom, maar in 2015 is ontdek dat die voorheen opgeneemde vinnige radiosarsie FRB 121102 op 'n nie-periodieke wyse herhaal word.

FRB 121102 is geleë in 'n dwergsterrestelsel drie biljoen ligjare van die Aarde af, en het vir etlike jare die enigste bekende bron van herhalende radio-uitbarstings gebly, ondanks noukeurige soektogte. In Januarie 2019 het 'n artikel deur wetenskaplikes van die Kanadese samewerking CHIME egter in die joernaal Nature verskyn, waarin berig is oor die herregistrasie van seine van 'n ander bron - 180814. J0422 + 73. Die CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) interferometriese radioteleskoop het ses vinnige radio-uitbarstings opgeneem wat van 'n sterrestelsel 1,3 miljard ligjare ver gekom het.

Die seine in hul frekwensiestruktuur en spektrale kenmerke het soos die seine van FRB 121102 gelyk, wat 'n soortgelyke meganisme van hul vorming en dieselfde aard van die bron aandui. Die ontdekking dui op die bestaan van 'n afsonderlike tipe vinnige radio-uitbarstings, wat nie juis deur katastrofiese gebeure veroorsaak kan word nie, juis vanweë hul herhaling.

Stil sterrestelsel

In Augustus 2019 het 'n internasionale span wetenskaplikes die eerste keer die bron van 'n enkele vinnige radio-uitbarsting FRB 180924 geïdentifiseer, wat in 'n sterrestelsel vier biljoen ligjare verder ontstaan het.

Met behulp van die ASKAP-radio-interferometer wat in Australië geleë is, het sterrekundiges die ligging van die FRB-bron bepaal, en dan die afstand daarna bereken deur data van die Gemini-, Keck- en VLT-optiese grondgebaseerde teleskope te ontleed. Dit het geblyk dat die radiovlam in 'n massiewe sterrestelsel so groot soos die Melkweg plaasgevind het, 13 duisend ligjare van sy middelpunt af. 'n Kenmerkende kenmerk van die sterrestelsel is die afwesigheid van prosesse vir die geboorte van nuwe sterre.

Dit is in teenstelling met die herhalende sein FRB 121102, wat in die gebied van aktiewe stervorming geleë is. Enkele en herhalende vinnige radiosarsies moet dus verskillende oorsprong hê. In die geval van FRB 121102 het dit gelyk of die radiosein deur 'n kragtige magnetiese veld om 'n magnetar, 'n spesiale soort neutronster, beweeg.

Gou het sterrekundiges by die California Institute of Technology in die Verenigde State die ontdekking van nog 'n vinnige radio-uitbarsting FRB 190523 gerapporteer, wat ook in 'n relatief kalm omgewing plaasgevind het - in 'n sterrestelsel wat analoog aan die Melkweg is en 7,9 miljard ligjare ver is. van die aarde af.

Albei hierdie ontdekkings weerlê dat vinnige radio-uitbarstings slegs in jong dwergsterrestelsels kan voorkom wat 'n groot aantal magnetars bevat.

Agt tweeling

In Augustus 2019 het 'n artikel deur die Kanadese samewerking CHIME in die arXiv.org-voordrukbewaarplek verskyn, wat die opsporing van agt herhalende radioseine gerapporteer het. Twee bronne van radioseine - FRB 180916 en FRB 181119 - het meer as twee keer (onderskeidelik tien en drie keer) geflits, die res het herhaalde radioseine slegs een keer gestuur, met die langste pouse tussen die opname van radiogolwe wat 20 uur was. Volgens die navorsers kan dit daarop dui dat baie FRB's eintlik herhalend is, maar sommige is meer aktief as ander.

Die meeste van die agt nuwe vinnige radio-sarsies het 'n afname in seinfrekwensie met elke herhaalde sarsie getoon, wat die sleutel kan wees om die meganisme wat hierdie verskynsels veroorsaak, te verstaan. Daarbenewens het FRB 180916 die laagste seinverspreidingskoerse, wat die relatiewe nabyheid van die bron aan die Aarde aandui. Dit kan ook help om die aard van die radiobars te bepaal, het die navorsers tot die gevolgtrekking gekom.

Hel sterre

In die laat somer van 2019 het wetenskaplikes by die Nasionale Sentrum vir Radioastrofisika in Indië berig dat magnetars steeds een van die mees waarskynlike bronne van vinnige radio-uitbarstings is (ten minste herhalende).

Die anomale magnetar XTE J1810-197 is met die Giant Metrewave Radio Telescope waargeneem. Millisekonde-impulse van radio-emissie is aangeteken, soos flitse van herhaling van FRB 180814. J0422 + 73.

Hierdie magnetar is 10 duisend ligjare van die aarde af geleë. Dit is in 2003 ontdek en het in 2008 geleidelik opgehou om radio-emissies uit te straal. In 2018 het 'n nuwe uitbreking egter daarop plaasgevind, wat ook geleidelik begin vervaag het. Interessant genoeg, magnetars gee gewoonlik nie radio-emissie uit nie, en die XTE J1810-197 was die eerste bron van radio-emissie van hierdie soort. Die rariteit van hierdie voorwerp, soos die herhalende radio-uitbarstings, het wetenskaplikes laat glo dat beide verskynsels met mekaar verband kan hou.

Lawaaierige gat

In September 2019 het Chinese sterrekundiges berig dat hulle nuwe vinnige herhalende radio-uitbarstings (FRB's) vanaf FRB 121102 opgespoor het. Die seine is opgespoor met 'n 500-meter FAST-radioteleskoop met 'n 19-straal-ontvanger in die Guizhou-provinsie. Van einde Augustus tot September is meer as 100 spykers aangeteken, wat 'n rekordgetal is onder alle aangetekende FRB's.

Teen daardie tyd het wetenskaplikes begin aanneem dat FRB 121102 'n supermassiewe swart gat is wat die massa van die Son met 10-100 miljoen keer oorskry en 'n kragtige magnetiese veld genereer, en 'n neutronster of plasma wat deur die gat geraak word, kan die direkte bron van fakkels. Nog 'n moontlike verklaring is dat FRB 121102 'n gemagnetiseerde plerion is, 'n newel wat deur die sterwind van 'n pulsar aangevuur word.

Terwyl vinnige radio-uitbarstings tot dusver onverklaarbaar bly, is baie data in 2019 aan die wetenskaplike gemeenskap voorgelê wat sterrekundiges nader aan die oplossing bring. Dit het geblyk dat FRB's herhaal kan word, en hulle doen dit waarskynlik baie gereeld. In hierdie geval word hulle gegenereer deur taamlik eksotiese voorwerpe soos neutronsterre (pulsars en magnetars), wat in 'n geskikte interstellêre medium geleë is. Enkele uitbarstings vind plaas in minder onstuimige toestande: sterrestelsels waar stervorming baie stadig is. Sulke verskynsels kom heel waarskynlik werklik voor as gevolg van katastrofiese prosesse.