Podivný, bublinkový původ záhadných, rekordních rádiových výbuchů

Hubbleův vesmírný dalekohled odhaluje podivné místo zrodu rekordní exploze.

• Rychlý rádiový shluk (FRB) je dosud nejvýkonnější a nejvzdálenější
• Astronomové zjistili, že rychlé rádiové záblesky nevznikly v jediné galaxii, ale spíše ve skupině galaxií na cestě k možnému sloučení.

V létě 2022 astronomové zaznamenali nejsilnější rychlý rádiový záblesk (FRB), jaký byl kdy pozorován. A pochází z webu, který se datuje od poloviny velký výbuchByl to také dosud nejvzdálenější známý FRB pozorovaný.

Nyní pod vedením astronomů Severozápadní univerzita Identifikovali jsme místo narození tohoto mimořádného objektu, což je opravdu zajímavé.

Použití obrázků z NASA's Hubbleův vesmírný dalekohledvýzkumníci vysledovali FRB zpět k jeho neexistenci Jeden Galaxie, ale alespoň skupina Sedm Galaxie. Zdá se, že galaxie v kupě spolu interagují, možná dokonce na cestě k možnému sloučení. Takové kupy galaxií jsou vzácné a mohly vytvořit podmínky, které spouštějí rychlé rádiové výbuchy.

Tento neočekávaný objev by mohl zpochybnit vědecké modely toho, jak a co produkuje FRB.

„Bez použití HST zůstává záhadou, zda tento rychlý rádiový záblesk pochází z jediné homogenní galaxie nebo z nějakého druhu interagujícího systému,“ řekla Alexa Gordonová z Northwestern University, která studii vedla. „Právě tyto druhy prostředí – tato exotická prostředí – nás posouvají k lepšímu pochopení záhady rychlých rádiových záblesků.“

Gordon představil tento výzkum během 243. setkání Americké astronomické společnosti v New Orleans v Louisianě. „Detekce nejvzdálenějšího prostředí rychlého rádiového záblesku pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu“ dne 9. ledna v rámci relace na téma „Vysokoenergetické jevy a jejich původ„.

Gordonová je postgraduální studentkou astronomie na Weinberg College of Arts and Sciences Northwestern University, kde jí radil spoluautor studie Wen-Fei Fong, docent fyziky a astronomie. Fung a Gordon jsou také členy Centra pro mezioborový průzkum a výzkum v astrofyzice (CIERA).

Zrození z bubliny?

Rychlé rádiové záblesky (FRB) vzplanou a zmizí během milisekund.Jsou to krátké, silné rádiové záblesky, které generují více energie v jednom rychlém záblesku, než naše Slunce vyzařuje za celý rok. Rekordní rychlý rádiový shluk (FRB) (nazvaný FRB 20220610A) byl ještě extrémnější než jeho předchůdci.

Nejen, že byl čtyřikrát aktivnější než nejbližší FRB, ale byl také nejvzdálenějším dosud objeveným FRB. Když FRB 20220610A vznikl, byl vesmír starý pouhých 5 miliard let. (Pro srovnání, vesmír je nyní starý 13,8 miliardy let.)

V prvních pozorováních se zdálo, že exploze vznikla poblíž neidentifikované amorfní bubliny, o které se astronomové zpočátku domnívali, že jde buď o jednu nepravidelnou galaxii, nebo o skupinu tří vzdálených galaxií. Ale v novém vývoji nyní jasné snímky pořízené Hubbleem naznačují, že tato skvrna může být nejméně sedm galaxií v těsné blízkosti sebe navzájem. Ve skutečnosti jsou galaxie tak blízko u sebe, že by se všechny vešly do naší vlastní galaxie mléčná dráha.

„Existují určité důkazy, že členové skupiny interagují,“ řekl Fong. „Jinými slovy, mohly by to být komerční materiál nebo možná na cestě ke splynutí. Tyto kupy galaxií (nazývané kompaktní kupy) jsou neuvěřitelně vzácná prostředí ve vesmíru a jsou nejhustšími galaktickými strukturami, jaké známe.“

„Tato interakce by mohla vyvolat výbuchy tvorby hvězd,“ řekl Gordon. „To může naznačovat, že předchůdce FRB 20220610A byl spojen s poměrně nedávnou populací hvězd, což odpovídá tomu, co jsme se naučili od jiných FRB.“

„Ačkoli byly dosud detekovány stovky FRB událostí, jen malá část z nich byla zmapována do jejich hostitelských galaxií,“ řekl spoluautor studie Yuexin (Vic) Dong, absolvent NSF a PhD v astronomii. student ve Fungově laboratoři a člen CIERA. „V rámci tohoto malého zlomku jich jen několik pocházelo z hustého galaktického prostředí, ale nikdo nebyl spatřen v tak kompaktní skupině. Takže jejich rodiště je opravdu vzácné.“

Záhadné výbuchy

Přestože astronomové od jejich první detekce v roce 2007 zaznamenali až 1000 rychlých rádiových záblesků, zdroje za oslepujícími záblesky zůstávají do značné míry nejisté. Zatímco astronomové dosud nedosáhli konsensu ohledně potenciálních mechanismů za FRB, obecně se shodují, že FRB musí zahrnovat kompaktní objekt, jako je FRB. Černá díra nebo Neutronová hvězda.

Odhalením skutečné podstaty rychlých rádiových záblesků se astronomové mohli nejen dozvědět o záhadných jevech, ale také dozvědět se o skutečné podstatě samotného vesmíru. Až se rádiové vlny z rychlých rádiových záblesků konečně setkají s našimi dalekohledy, budou cestovat miliardy let ze vzdáleného raného vesmíru. Během této cesty vesmírem interagují s materiály na cestě.

„Zejména rádiové vlny jsou citlivé na jakýkoli zasahující materiál podél linie pohledu – od místa FRB k nám,“ řekl Fung. „To znamená, že vlny musí procházet jakýmkoli mračnem materiálu kolem místa rychlého rádiového vzplanutí, hostitelskou galaxií, vesmírem a nakonec Mléčnou dráhou. Díky časovému zpoždění v samotném signálu FRB můžeme změřte součet všech těchto příspěvků.“

Aby astronomové mohli dále zkoumat FRB a jejich původ, musí jich objevit a studovat více. Jak je technologie stále citlivější, Gordon říká, že další objevy – a možná i zachycení neuvěřitelně slabých rychlých rádiových záblesků – jsou hned za rohem.

„S větším vzorkem vzdálených FRB můžeme začít studovat vývoj FRB a jejich hostitelské charakteristiky jejich propojením s blízkými a možná dokonce začít identifikovat exotičtější skupiny,“ řekl Dong.

„V blízké budoucnosti zvýší experimenty FRB svou citlivost, což povede k bezprecedentnímu počtu FRB detekovaných na tyto vzdálenosti,“ řekl Gordon. „Astronomové brzy zjistí, jak jedinečné je prostředí tohoto rychlého rádiového vzplanutí.“

Odkaz: „Rychlý rádiový záblesk v kompaktní kupě galaxií v Z „~1“ Napsal Alexa C. Gordon, Wen-fai Fong, Sunil Simha, Yuxin Dong, Charles D. Kilpatrick, Adam T. Deller, Stuart D. Ryder, Tarraneh Eftekhari, Marcin Glowacki, Lachlan Marnoch, August R. Muller , Anya E. Nugent, Antonella Palmez, J. Xavier Prochaska, Mark Ravelski, Ryan M. Shannon a Nicholas Tychos, 17. listopadu 2023, Astrofyzika > Astrofyzika galaxií.
arXiv:2311.10815

Studii podpořily National Science Foundation (čísla ocenění AST-1909358, AST-2047919 a AST-2308182), David and Lucile Packard Foundation, Alfred P. Sloan Foundation, Research Foundation for the Advancement of Science a NASA ( číslo ocenění GO-17277). Astronomové nejprve objevili FRB 20220610A pomocí australského radioteleskopu Square Kilometer Array Pathfinder v západní Austrálii, poté potvrdili jeho původ u Evropské jižní observatoře. Velmi velký dalekohled v Chile.