• Home
  • astronomer upptäcker regelbunden rytm av radiovågor, med origins unknown

astronomer upptäcker regelbunden rytm av radiovågor, med origins unknown

ett team av astronomer, inklusive forskare vid MIT, har plockat upp en nyfiken, upprepande rytm av snabba radioutbrott som härrör från en okänd källa utanför vår galax, 500 miljoner ljusår bort.

Fast radio bursts, eller FRB, är korta, intensiva blixtar av radiovågor som tros vara en produkt av små, avlägsna, extremt täta föremål, men exakt vad dessa objekt kan vara är ett långvarigt mysterium i astrofysik. FRB varar vanligtvis några millisekunder, under vilken tid de kan överträffa hela galaxer.

sedan den första FRB observerades 2007 har astronomer katalogiserat över 100 snabba radioutbrott från avlägsna källor spridda över universum, utanför vår egen galax. För det mesta, dessa upptäckter var engångsföreteelser, blinkar kort innan de försvinner helt. I en handfull fall observerade astronomer snabba radioutbrott flera gånger från samma källa, men utan något märkbart mönster.

denna nya FRB-källa, som laget har katalogiserat som FRB 180916.J0158 + 65, är den första som producerar ett periodiskt eller cykliskt mönster av snabba radioutbrott. Mönstret börjar med ett bullrigt, fyra dagars fönster, under vilket källan avger slumpmässiga utbrott av radiovågor, följt av en 12-dagarsperiod av radiotystnad.

astronomerna observerade att detta 16-dagars mönster av snabba radioutbrott upprepades konsekvent under 500 dagars observationer.

”denna FRB vi rapporterar nu är som urverk”, säger Kiyoshi Masui, biträdande professor i fysik i MIT: s Kavli-institut för astrofysik och rymdforskning. ”Det är det mest definitiva mönstret vi har sett från en av dessa källor. Och det är en stor ledtråd som vi kan använda för att börja jaga fysiken i vad som orsakar dessa ljusa blixtar, som ingen verkligen förstår.”

Masui är medlem i CHIME/FRB-Samarbetet, en grupp på mer än 50 forskare som leds av University of British Columbia, McGill University, University of Toronto och National Research Council of Canada, som driver och analyserar data från det kanadensiska Väteintensitetsmappningsexperimentet, eller CHIME, ett radioteleskop i British Columbia som var den första som hämtade signaler från den nya periodiska FRB-källan.

CHIME/FRB-samarbetet har publicerat detaljerna i den nya observationen idag i tidskriften Nature.

en radiovy

år 2017 uppfördes CHIME vid Dominion Radio Astrophysical Observatory i British Columbia, där det snabbt började upptäcka snabba radioutbrott från galaxer över universum, miljarder ljusår från jorden.

CHIME består av fyra stora antenner, var och en om storleken och formen på en Snowboard half-pipe, och är utformad utan rörliga delar. I stället för att svänga för att fokusera på olika delar av himlen, stirrar CHIME fast på hela himlen, med hjälp av digital signalbehandling för att hitta området i rymden där inkommande radiovågor har sitt ursprung.

från September 2018 till februari 2020 plockade CHIME ut 38 snabba radioutbrott från en enda källa, FRB 180916.J0158 + 65, som astronomerna spårade till en stjärnskärande region i utkanten av en massiv spiralgalax, 500 miljoner ljusår från jorden. Källan är den mest aktiva FRB-källan som CHIME ännu har upptäckt, och tills nyligen var den närmaste FRB-källan till jorden.

när forskarna plottade var och en av de 38 skur över tiden började ett mönster dyka upp: en eller två skurar skulle inträffa under fyra dagar, följt av en 12-dagarsperiod utan några skurar, varefter mönstret skulle upprepas. Denna 16-dagars cykel inträffade om och om igen under de 500 dagar som de observerade källan.

”dessa periodiska utbrott är något som vi aldrig sett tidigare, och det är ett nytt fenomen i astrofysik”, säger Masui.

cirklande scenarier

exakt vilket fenomen som ligger bakom denna nya extragalaktiska rytm är en stor okänd, även om laget utforskar några tankar i sitt nya papper. En möjlighet är att de periodiska skur kan komma från ett enda kompakt objekt, såsom en neutronstjärna, som är både spinning och wobbling — ett astrofysiskt fenomen som kallas precession. Förutsatt att radiovågorna kommer från en fast plats på objektet, om objektet snurrar längs en axel och den axeln bara pekar mot jordens riktning var fjärde av 16 dagar, skulle vi observera radiovågorna som periodiska utbrott.

en annan möjlighet innefattar ett binärt system, såsom en neutronstjärna som kretsar kring en annan neutronstjärna eller svart hål. Om den första neutronstjärnan avger radiovågor och befinner sig på en excentrisk bana som kort tar den nära det andra objektet, kan tidvattnet mellan de två objekten vara tillräckligt starkt för att få den första neutronstjärnan att deformeras och brista kort innan den svänger bort. Detta mönster skulle upprepas när neutronstjärnan svänger tillbaka längs sin bana.

forskarna betraktade ett tredje scenario, som involverade en radiosändande källa som cirklar en central stjärna. Om stjärnan avger en vind eller ett moln av gas, då varje gång källan passerar genom molnet, kan gasen från molnet periodiskt förstora källans radioutsläpp.

”kanske källan alltid avger dessa skurar, men vi ser dem bara när det går igenom dessa moln, eftersom molnen fungerar som en lins”, säger Masui.

den kanske mest spännande möjligheten är tanken att denna nya FRB, och även de som inte är periodiska eller till och med upprepande, kan härröra från magnetarer — en typ av neutronstjärna som tros ha ett extremt kraftfullt magnetfält. Uppgifterna om magnetarer är fortfarande lite av ett mysterium, men astronomer har observerat att de ibland släpper ut massiva mängder strålning över det elektromagnetiska spektrumet, inklusive energi i radiobandet.

”människor har arbetat med hur man får dessa magnetarer att avge snabba radioutbrott, och denna periodicitet som vi har observerat har sedan dess arbetat med dessa modeller för att ta reda på hur allt detta passar ihop”, säger Masui.

mycket nyligen gjorde samma grupp en ny observation som stöder tanken att magnetarer faktiskt kan vara en livskraftig källa för snabba radioutbrott. I slutet av April tog CHIME upp en signal som såg ut som en snabb radiobrist, som kom från en flaring magnetar, cirka 30 000 ljusår från jorden. Om signalen bekräftas skulle detta vara den första FRB som upptäckts i vår egen galax, liksom det mest övertygande beviset på magnetarer som en källa till dessa mystiska kosmiska gnistor.

Leave A Comment