Astronomové objevují záhadné opakující se proudy rádiových vln z vesmíru

V radioastronomii je rychlý rádiový výboj (FRB) přechodný rádiový puls o délce od zlomku milisekundy do několika milisekund, způsobený nějakým dosud neobjeveným záhadným astrofyzikálním procesem s vysokou energií. Astronomové odhadují, že průměrný FRB uvolňuje energii za jednu tisícinu sekundy (tisícinu sekundy), když ji Slunce zhasne za 3 dny (což je hodně přes 250 000 sekund).

Duncan Lorimer a jeho student David Narkevich objevili první FRB v roce 2007, známý jako Lorimer Burst. Od té doby mnoho dalších FRB Bylo to objevitel. jeden z těchto, FRB 180916on je až daleko tajemný Protože on porazit na mě pravidelná základna Každých 16,35 dne.

Astronomové nyní našli pouze druhý příklad opakovaného, ​​vysoce energetického rychlého rádiového záblesku se stlačeným zdrojem slabšího, ale nepřetržitého rádiového vyzařování mezi záblesky. Objev vyvolává nové otázky o povaze těchto záhadných objektů a také o jejich užitečnosti jako nástrojů pro studium povahy mezigalaktického prostoru. Vědci použili Karl G.

Objekt nazvaný FRB 190520 byl nalezen sférickým radioteleskopem FAST (Fight Meter Aperture Spherical Radio Telescope) v Číně. K explozi z objektu došlo 20. května 2019 a byla nalezena v datech z tohoto dalekohledu v listopadu téhož roku. Následná pozorování s FAST ukázala, že na rozdíl od mnoha jiných FRB vysílá časté, opakované záblesky rádiových vln.

Pozorování pomocí VLA v roce 2020 určila polohu objektu, což umožnilo pozorování ve viditelném světle pomocí dalekohledu Subaru na Havaji, aby se ukázalo, že se nachází na okraji trpasličí galaxie asi 3 miliardy světelných let od Země. Pozorování VLA také zjistila, že tělo mezi jednotlivými výbuchy neustále vysílá slabší rádiové vlny.

„Tyto vlastnosti způsobují, že se tato osoba velmi podobá.“ První nalezený FRB — také VLA — v roce 2016, „řekl Casey Law z Caltechu. Tento vývoj byl velkým průlomem a poskytl první informace o prostředí a vzdálenosti FRB. Kombinace častých záblesků a nepřetržitých rádiových emisí mezi záblesky , nadcházející Z komprimované oblasti identifikoval objekt z roku 2016 s názvem FRB 121102, kromě všech dosud známých FRB.

„Nyní máme dva takové, a to vyvolává některé důležité otázky,“ řekl Lu. Law je součástí mezinárodního týmu astronomů publikujících své poznatky v časopise temperamentní povaha.

Rozdíly mezi FRB 190520, FRB 121102 a všemi ostatními posilují dříve navrhovanou možnost, že mohou existovat dva různé typy FRB.

„Jsou ty, které se opakují, jiné než ty, které se neopakují? A co nepřetržité rádiové vyzařování – je to běžné?“ řekl Kshitij Aggarwal, postgraduální student na West Virginia University (WVU).

Astronomové naznačují, že mohou existovat dva různé mechanismy pro produkci FRB nebo že organismy, které je produkují, mohou fungovat odlišně v různých fázích svého vývoje. Hlavními kandidáty na FRB jsou superhusté neutronové hvězdy, které zůstaly po výbuchu hmotné hvězdy ve formě supernovy, nebo neutronové hvězdy s ultrasilnými magnetickými poli, zvané magnetary.

Funkce FRB 190520 zpochybňuje užitečnost FRB jako nástrojů pro studium materiálů mezi nimi a Zemí. Astronomové často analyzují účinky rušivého materiálu na rádiové vlny vyzařované vzdálenými objekty, aby identifikovali stejný slabý materiál. Jeden takový efekt nastává, když rádiové vlny procházejí prostorem obsahujícím volné elektrony. V tomto případě se vysokofrekvenční vlny šíří rychleji než nízkofrekvenční vlny.

Tento efekt, nazývaný rozptyl, lze měřit za účelem určení hustoty elektronů v prostoru mezi objektem a Zemí, nebo pokud je hustota elektronů známá nebo předpokládaná, můžete poskytnout hrubý odhad vzdálenosti k objektu. Efekt se často používá k odhadům vzdálenosti pulsarů.

To nefungovalo s FRB 190520. Nezávislé měření vzdálenosti založené na Dopplerově posunu galaktického světla způsobeného expanzí vesmíru posunulo galaxii od Země na 3 miliardy světelných let. Signál vzplanutí však ukazuje množství rozptylu, které obvykle ukazuje vzdálenost přibližně 8 až 9,5 miliard světelných let.

„To znamená, že v blízkosti FRB je spousta materiálu, který by zmátl jakýkoli pokus o jeho použití k měření mezigalaktického plynu,“ řekl Aggarwal. „Pokud je tomu tak i u ostatních, nemůžeme se spoléhat na použití FRB jako kosmologických měřítek,“ dodal.

Astronomové spekulovali, že FRB 190520 může být „novorozenec“, stále obklopený hustým materiálem z exploze supernovy, která za sebou zůstala.[{“ attribute=““>neutron star. As that material eventually dissipates, the dispersion of the burst signals also would decline. Under the “newborn” scenario, they said, the repeating bursts also might be a characteristic of younger FRBs and dwindle with age.

“The FRB field is moving very fast right now and new discoveries are coming out monthly. However, big questions still remain, and this object is giving us challenging clues about those questions,” said Sarah Burke-Spolaor, of WVU.

Reference: “A repeating fast radio burst associated with a persistent radio source” 8 June 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04755-5

The National Radio Astronomy Observatory is a facility of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.