• Home
  • Astronomer opdager regelmæssig rytme af radiobølger, med oprindelse ukendt

Astronomer opdager regelmæssig rytme af radiobølger, med oprindelse ukendt

et team af astronomer, herunder forskere ved MIT, har hentet en nysgerrig, gentagende rytme af hurtige radioudbrud, der stammer fra en ukendt kilde uden for vores galakse, 500 millioner lysår væk.

hurtige radioudbrud, eller FRB ‘ er, er korte, intense blink af radiobølger, der menes at være et produkt af små, fjerne, ekstremt tætte genstande, men præcis hvad disse objekter kan være, er et langvarigt mysterium i astrofysik. FRB ‘ er varer typisk et par millisekunder, i hvilket tidsrum de kan overskygge hele galakser.

siden den første FRB blev observeret i 2007, har astronomer katalogiseret over 100 hurtige radioudbrud fra fjerne kilder spredt over universet uden for vores egen galakse. For det meste, disse detektioner var engangs, blinker kort, før de forsvinder helt. I en håndfuld tilfælde observerede astronomer hurtige radioudbrud flere gange fra samme kilde, dog uden noget synligt mønster.

denne nye FRB kilde, som holdet har katalogiseret som FRB 180916.J0158 + 65, er den første til at producere et periodisk eller cyklisk mønster af hurtige radioudbrud. Mønsteret begynder med et støjende fire-dages vindue, hvor kilden udsender tilfældige udbrud af radiobølger efterfulgt af en 12-dages periode med radiostilhed.

astronomerne observerede, at dette 16-dages mønster af hurtige radioudbrud gentog sig konsekvent over 500 dages observationer.

“denne FRB, vi rapporterer nu, er som urværk,” siger Kiyoshi Masui, assisterende professor i fysik i MIT ‘ s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. “Det er det mest definitive mønster, vi har set fra en af disse kilder. Og det er en stor anelse, som vi kan bruge til at begynde at jage fysikken i, hvad der forårsager disse lyse blink, som ingen virkelig forstår.”

Masui er medlem af CHIME/FRB-samarbejdet, en gruppe på mere end 50 forskere ledet af University of British Columbia, McGill University, University of Toronto og National Research Council of Canada, der driver og analyserer dataene fra Det Canadiske Hydrogen Intensity Mapping-eksperiment eller CHIME, et radioteleskop i British Columbia, der var den første til at hente signaler fra den nye periodiske FRB-kilde.

CHIME/FRB-samarbejdet har offentliggjort detaljerne om den nye observation i dag i tidsskriftet Nature.

en radiovisning

i 2017 blev CHIME rejst på Dominion Radio Astrophysical Observatory i British Columbia, hvor det hurtigt begyndte at opdage hurtige radioudbrud fra galakser over hele universet, milliarder af lysår fra jorden.

CHIME består af fire store antenner, hver om størrelsen og formen af en sneboarding halvrør, og er designet med ingen bevægelige dele. I stedet for at dreje for at fokusere på forskellige dele af himlen, kime stirrer fast på hele himlen ved hjælp af digital signalbehandling for at lokalisere det område af rummet, hvor indgående radiobølger stammer fra.

fra September 2018 til februar 2020 valgte CHIME 38 hurtige radioudbrud fra en enkelt kilde, FRB 180916.J0158 + 65, som astronomerne spores til en stjernekærende region i udkanten af en massiv spiralgalakse, 500 millioner lysår fra jorden. Kilden er den mest aktive FRB-kilde, som CHIME endnu har opdaget, og indtil for nylig var den den nærmeste FRB-kilde til jorden.

da forskerne planlagde hver af de 38 bursts over tid, begyndte et mønster at dukke op: en eller to bursts ville forekomme over fire dage efterfulgt af en 12-dages periode uden bursts, hvorefter mønsteret ville gentage sig. Denne 16-dages cyklus opstod igen og igen i løbet af de 500 dage, de observerede kilden.

“disse periodiske udbrud er noget, vi aldrig har set før, og det er et nyt fænomen i astrofysik,” siger Masui.

Cirkling scenarier

præcis hvilket fænomen der ligger bag denne nye ekstragalaktiske rytme er en stor ukendt, selvom holdet udforsker nogle ideer i deres nye papir. En mulighed er, at de periodiske udbrud kan komme fra et enkelt kompakt objekt, såsom en neutronstjerne, der både spinder og vingler — et astrofysisk fænomen kendt som præcession. Hvis man antager, at radiobølgerne stammer fra et fast sted på objektet, hvis objektet drejer langs en akse, og at aksen kun peger mod jordens retning hver fjerde ud af 16 dage, så ville vi observere radiobølgerne som periodiske udbrud.

en anden mulighed involverer et binært system, såsom en neutronstjerne, der kredser om en anden neutronstjerne eller sort hul. Hvis den første neutronstjerne udsender radiobølger og er på en ekscentrisk bane, der kort bringer den tæt på det andet objekt, kan tidevandet mellem de to objekter være stærkt nok til at få den første neutronstjerne til at deformere og sprænge kort, før den svinger væk. Dette mønster gentages, når neutronstjernen svinger tilbage langs sin bane.

forskerne overvejede et tredje scenario, der involverede en radioemitterende kilde, der cirkler en central stjerne. Hvis stjernen udsender en vind eller sky af gas, så hver gang kilden passerer gennem skyen, kan gassen fra skyen periodisk forstørre kildens radioemissioner.

“måske afgiver kilden altid disse udbrud, men vi ser dem kun, når det går gennem disse skyer, fordi skyerne fungerer som en linse,” siger Masui.

måske er den mest spændende mulighed ideen om, at denne nye FRB, og selv dem, der ikke er periodiske eller endda gentager, kan stamme fra magnetarer — en type neutronstjerne, der menes at have et ekstremt kraftigt magnetfelt. Oplysningerne om magnetarer er stadig lidt af et mysterium, men astronomer har observeret, at de lejlighedsvis frigiver massive mængder stråling over det elektromagnetiske spektrum, herunder energi i radiobåndet.

” folk har arbejdet på, hvordan man får disse magnetarer til at udsende hurtige radioudbrud, og denne periodicitet, vi har observeret, er siden blevet arbejdet ind i disse modeller for at finde ud af, hvordan alt dette passer sammen,” siger Masui.

for nylig lavede den samme gruppe en ny observation, der understøtter ideen om, at magnetarer faktisk kan være en levedygtig kilde til hurtige radioudbrud. I slutningen af April hentede CHIME et signal, der lignede en hurtig radioudbrud, der kom fra en flammende magnetar, omkring 30.000 lysår fra jorden. Hvis signalet bekræftes, ville dette være den første FRB, der blev opdaget i vores egen galakse, såvel som det mest overbevisende bevis for magnetarer som en kilde til disse mystiske kosmiske gnister.

Leave A Comment