• Home
  • Astronomers detect regular rhythm of radio waves, with origins unknown

Astronomers detect regular rhythm of radio waves, with origins unknown

a team of astronomers, including researchers at MIT, has poimi on a merkillinen, toistuva rytmi nopeita radiopurkauksia peräisin tuntemattomasta lähteestä ulkopuolella galaksimme, 500 miljoonan valovuoden päässä.

nopeat radiopurkaukset eli FRBs: t ovat lyhyitä, voimakkaita radioaaltojen välähdyksiä, joiden arvellaan olevan pienten, kaukaisten ja erittäin tiheiden kohteiden tulosta, vaikka juuri ne kappaleet saattavatkin olla astrofysiikan pitkäaikainen arvoitus. FRBs kestää tyypillisesti muutaman millisekunnin, jona aikana ne voivat päihittää kokonaisia galakseja.

sen jälkeen kun ensimmäinen FRB havaittiin vuonna 2007, tähtitieteilijät ovat luetteloineet yli 100 nopeaa radiopurkausta kaukaisista lähteistä, jotka ovat hajallaan ympäri maailmankaikkeutta, oman galaksimme ulkopuolella. Suurimmaksi osaksi nämä havainnot olivat kertaluonteisia, vilkkuvia lyhyesti ennen katoamistaan kokonaan. Muutamissa tapauksissa tähtitieteilijät havaitsivat nopeita radiopurkauksia useita kertoja samasta lähteestä, joskin ilman havaittavaa kaavaa.

tämä uusi FRB-lähde, jonka joukkue on luetteloinut nimellä FRB 180916.J0158 + 65, on ensimmäinen, joka tuottaa jaksollisen eli syklisen kuvion nopeista radiopurkauksista. Kuvio alkaa äänekkäästä, neljän päivän ikkunasta,jonka aikana lähde lähettää satunnaisia radioaaltojen purkauksia, joita seuraa 12 päivän radiohiljaisuus.

tähtitieteilijät havaitsivat, että tämä 16 päivän mittainen nopea radiopurkaus toistui jatkuvasti yli 500 päivän mittaisten havaintojen aikana.

”tämä FRB, josta nyt raportoimme, on kuin kellokoneisto”, sanoo fysiikan apulaisprofessori Kiyoshi Masui MIT: n Kavli-astrofysiikan ja avaruustutkimuksen instituutista. ”Se on lopullisin kuvio, jonka olemme nähneet yhdestä näistä lähteistä. Ja se on iso vihje, jonka avulla voimme alkaa etsiä fysiikkaa siitä, mikä aiheuttaa nämä kirkkaat välähdykset, joita kukaan ei oikein ymmärrä.”

Masui on jäsenenä Chime/FRB-yhteistyössä, yli 50 tiedemiehen ryhmässä, jota johtavat University of British Columbia, McGill University, University of Toronto, ja National Research Council of Canada, joka toimii ja analysoi tietoja Kanadan vety Intensity Mapping Experiment, tai Chime, radioteleskooppi Brittiläisessä Kolumbiassa, joka oli ensimmäinen joka poimi signaaleja uudesta jaksollisesta FRB-lähteestä.

CHIME/FRB-yhteistyö on julkaissut uuden havainnon yksityiskohdat tänään Nature-lehdessä.

radio view

vuonna 2017 CHIME pystytettiin Dominion Radio Astrophysical Observatoryyn Brittiläiseen Kolumbiaan, jossa se alkoi nopeasti havaita nopeita radiopurkauksia galakseista ympäri maailmankaikkeutta, miljardien valovuosien päässä Maasta.

CHIME koostuu neljästä suuresta antennista, joista jokainen on noin lumilautailevan half-pipen kokoinen ja muotoinen, ja se on suunniteltu ilman liikkuvia osia. Sen sijaan, että Chime kääntyisi keskittyäkseen taivaan eri osiin, se tuijottaa kiinteästi koko taivasta käyttäen digitaalista signaalinkäsittelyä paikantaakseen sen avaruuden alueen, josta saapuvat radioaallot ovat peräisin.

syyskuusta 2018 helmikuuhun 2020 CHIME poimi 38 nopeaa radiopurkausta yhdestä lähteestä, FRB 180916.J0158 + 65, jonka tähtitieteilijät jäljittivät tähteä myllertävälle alueelle massiivisen kierteisgalaksin laitamilla, 500 miljoonan valovuoden päässä Maasta. Lähde on aktiivisin FRB-lähde, jonka CHIME on tähän mennessä havainnut, ja viime aikoihin asti se oli lähinnä maata oleva FRB-lähde.

kun tutkijat piirtivät jokaisen 38 purskahduksen ajan kuluessa, alkoi syntyä kuvio: Yksi tai kaksi purskahdusta neljän päivän aikana, jota seurasi 12 päivän jakso ilman purskahduksia, jonka jälkeen kuvio toistuisi. Tämä 16 päivän jakso toistui yhä uudelleen niiden 500 päivän aikana, jotka he havaitsivat lähteen.

”nämä jaksolliset purkaukset ovat jotain, mitä emme ole ennen nähneet, ja se on uusi ilmiö astrofysiikassa”, Masui sanoo.

ympyröintiskenaariot

mikä ilmiö tarkalleen on tämän uuden ekstragalaktisen rytmin takana, on suuri tuntematon, vaikka työryhmä tutkiikin joitakin ajatuksia uudessa paperissaan. Yksi mahdollisuus on, että jaksolliset purkaukset voivat tulla yhdestä kompaktista kohteesta, kuten neutronitähdestä, joka sekä pyörii että huojuu — astrofysikaalisesta ilmiöstä, jota kutsutaan prekessioksi. Jos oletetaan, että radioaallot tulevat kiinteästä paikasta kohteessa, jos kappale pyörii akselia pitkin ja kyseinen akseli osoittaa vain maan suuntaan joka neljäs päivä 16: sta, niin silloin havaitsisimme radioaallot jaksollisina purkauksina.

toinen mahdollisuus liittyy binääriseen systeemiin, kuten neutronitähti, joka kiertää toista neutronitähteä tai mustaa aukkoa. Jos ensimmäinen neutronitähti lähettää radioaaltoja ja on eksentrisellä radalla, joka tuo sen hetkellisesti lähelle toista kohdetta, näiden kahden kappaleen välinen vuorovesi voi olla niin voimakas, että se saa ensimmäisen neutronitähden muotoutumaan ja puhkeamaan hetkeksi ennen kuin se heilahtaa pois. Tämä kuvio toistuisi neutronitähden kääntyessä takaisin radalleen.

tutkijat tarkastelivat kolmatta skenaariota, jossa keskustähteä kiertää radiolähde. Jos tähti lähettää Tuulen eli kaasupilven, niin aina kun lähde kulkee pilven läpi, pilven kaasu voi ajoittain suurentaa lähteen radiopäästöjä.

”ehkä lähde antaa aina näitä purkauksia, mutta näemme ne vain, kun se menee näiden pilvien läpi, koska pilvet toimivat linssinä”, Masui sanoo.

ehkä jännittävin mahdollisuus on ajatus, että tämä uusi FRB ja jopa ne, jotka eivät ole jaksollisia tai edes toistuvia, voivat olla peräisin magnetaareista — neutronitähdestä, jolla uskotaan olevan äärimmäisen voimakas magneettikenttä. Magnetaarien yksityiskohdat ovat vielä hieman arvoitus, mutta tähtitieteilijät ovat havainneet, että ne vapauttavat toisinaan valtavia määriä säteilyä sähkömagneettisen spektrin yli, mukaan lukien radiokaistan energia.

”ihmiset ovat yrittäneet saada nämä magnetaarit lähettämään nopeita radiopurkauksia, ja tämä havaitsemamme jaksotus on sittemmin työstetty näihin malleihin, jotta saataisiin selville, miten tämä kaikki sopii yhteen”, Masui sanoo.

aivan äskettäin sama ryhmä teki uuden havainnon, joka tukee ajatusta siitä, että magnetaarit saattavat itse asiassa olla elinkelpoinen lähde nopeille radiopurkauksille. Huhtikuun lopulla CHIME havaitsi signaalin, joka näytti nopealta radiopurkaukselta, joka tuli Liekehtivästä magnetarista noin 30 000 valovuoden päästä Maasta. Jos signaali vahvistuu, tämä on ensimmäinen FRB havaittu omassa galaksissamme, – sekä vakuuttavin todiste magnetaareista näiden salaperäisten kosmisten kipinöiden lähteenä.

Leave A Comment