• Home
  • astronomowie wykrywają regularny rytm fal radiowych, o nieznanym pochodzeniu

astronomowie wykrywają regularny rytm fal radiowych, o nieznanym pochodzeniu

zespół astronomów, w tym naukowcy z MIT, wykrył ciekawy, powtarzający się rytm szybkich rozbłysków radiowych pochodzących z nieznanego źródła poza naszą galaktyką, oddaloną o 500 milionów lat świetlnych.

szybkie rozbłyski radiowe, lub FRB, to krótkie, intensywne błyski fal radiowych, które są uważane za produkt małych, odległych, niezwykle gęstych obiektów, chociaż dokładnie to, co te obiekty mogą być od dawna tajemnicą w astrofizyce. FRB zazwyczaj trwają kilka milisekund, w tym czasie mogą przyćmić całe galaktyki.

od czasu zaobserwowania pierwszego FRB w 2007 roku astronomowie skatalogowali ponad 100 szybkich rozbłysków radiowych z odległych źródeł rozrzuconych po całym wszechświecie, poza naszą galaktyką. W większości przypadków te detekcje były jednorazowe, migały krótko przed całkowitym zniknięciem. W kilku przypadkach astronomowie wielokrotnie obserwowali szybkie rozbłyski radiowe z tego samego źródła, choć bez zauważalnego wzorca.

to nowe źródło FRB, które zespół skatalogował jako FRB 180916.J0158+65, jest pierwszym, który wytwarza okresowy lub cykliczny wzór szybkich rozbłysków radiowych. Wzór rozpoczyna się hałaśliwym, czterodniowym oknem, podczas którego źródło emituje przypadkowe rozbłyski fal radiowych, po czym następuje 12-dniowy okres ciszy radiowej.

astronomowie zaobserwowali, że ten 16-dniowy wzorzec szybkich rozbłysków radiowych powtarzał się konsekwentnie przez 500 dni obserwacji.

„ten FRB, o którym teraz informujemy, jest jak w zegarku”, mówi Kiyoshi Masui, adiunkt fizyki w Instytucie astrofizyki i Badań Kosmicznych w MIT. „To najbardziej definitywny wzór, jaki widzieliśmy z jednego z tych źródeł. Jest to duża wskazówka, której możemy użyć, by zbadać fizykę tego, co jest przyczyną tych jasnych błysków, których nikt tak naprawdę nie rozumie.”

Masui jest członkiem CHIME / FRB collaboration, grupy ponad 50 naukowców kierowanych przez University of British Columbia, McGill University, University of Toronto i National Research Council of Canada, która działa i analizuje dane z kanadyjskiego eksperymentu mapowania intensywności wodoru lub CHIME, radioteleskopu w Kolumbii Brytyjskiej, który jako pierwszy odebrał sygnały z nowego okresowego źródła FRB.

Współpraca CHIME/FRB opublikowała dziś szczegóły nowej obserwacji w czasopiśmie Nature.

widok radiowy

w 2017 r.CHIME został wzniesiony w radiowym Obserwatorium Astrofizycznym Dominion w Kolumbii Brytyjskiej, gdzie szybko zaczął wykrywać szybkie rozbłyski radiowe z galaktyk w całym wszechświecie, miliardy lat świetlnych od Ziemi.

dzwonek składa się z czterech dużych anten, każda o wielkości i kształcie snowboardowego half-pipe ’ a i jest zaprojektowana bez ruchomych części. Zamiast obracać się, aby skupić się na różnych częściach nieba, CHIME wpatruje się w całe niebo, używając cyfrowego przetwarzania sygnału, aby wskazać region przestrzeni, z którego pochodzą przychodzące fale radiowe.

od września 2018 do lutego 2020, CHIME wybrał 38 szybkich rozbłysków radiowych z jednego źródła, FRB 180916.J0158+65, który astronomowie prześledzili do obszaru zbulwersującego gwiazdy na obrzeżach masywnej galaktyki spiralnej, 500 milionów lat świetlnych od Ziemi. Źródło jest najbardziej aktywnym źródłem FRB, jakie do tej pory wykrył CHIME, a do niedawna było najbliższym źródłem FRB na Ziemi.

gdy naukowcy wykreślili każdy z 38 wybuchów w czasie, zaczął pojawiać się wzór: jeden lub dwa wybuchy miały miejsce w ciągu czterech dni, a następnie 12-dniowy okres bez żadnych wybuchów, po którym wzór powtarzał się. Ten 16-dniowy cykl powtarzał się wielokrotnie w ciągu 500 dni, w których obserwowali źródło.

„te okresowe wybuchy są czymś, czego nigdy wcześniej nie widzieliśmy, a to nowe zjawisko w astrofizyce”, mówi Masui.

scenariusze krążenia

dokładnie to, jakie zjawisko kryje się za tym nowym pozagalaktycznym rytmem, jest wielką niewiadomą, chociaż zespół zgłębia pewne pomysły w swoim nowym artykule. Jedną z możliwości jest to, że okresowe wybuchy mogą pochodzić z jednego zwartego obiektu, takiego jak gwiazda neutronowa, która wiruje i chwieje się — zjawisko Astrofizyczne znane jako precesja. Zakładając, że fale radiowe emanują ze stałego miejsca na obiekcie, jeśli obiekt wiruje wzdłuż osi, a oś ta jest skierowana tylko w kierunku Ziemi co cztery z 16 dni, wówczas obserwowalibyśmy fale radiowe jako okresowe wybuchy.

inna możliwość dotyczy układu podwójnego, takiego jak gwiazda neutronowa orbitująca wokół innej gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury. Jeśli pierwsza gwiazda neutronowa emituje fale radiowe i znajduje się na ekscentrycznej orbicie, która na krótko zbliża ją do drugiego obiektu, pływy między tymi dwoma obiektami mogą być wystarczająco silne, aby spowodować, że pierwsza gwiazda neutronowa odkształci się i pęknie na krótko, zanim się oddali. Wzór ten powtarza się, gdy gwiazda neutronowa porusza się z powrotem po swojej orbicie.

badacze rozważali trzeci scenariusz, obejmujący źródło emitujące promieniowanie radiowe, które okrąża gwiazdę centralną. Jeśli gwiazda emituje wiatr lub obłok gazu, to za każdym razem, gdy źródło przechodzi przez obłok, gaz z obłoku może okresowo zwiększać emisję radiową źródła.

„może źródło zawsze emituje te wybuchy, ale widzimy je tylko wtedy, gdy przechodzi przez te chmury, ponieważ chmury działają jak soczewka”, mówi Masui.

być może najbardziej ekscytującą możliwością jest idea, że ten nowy FRB, a nawet te, które nie są okresowe lub nawet powtarzające się, może pochodzić z magnetarów-typu gwiazdy neutronowej, która uważa się, że ma niezwykle silne pole magnetyczne. Szczegóły magnetarów są nadal trochę tajemnicą, ale astronomowie zaobserwowali, że czasami uwalniają ogromne ilości promieniowania w całym spektrum elektromagnetycznym, w tym energię w paśmie radiowym.

„ludzie pracowali nad tym, jak sprawić, by magnetary emitowały szybkie impulsy radiowe, a ta okresowość, którą zaobserwowaliśmy, została od tego czasu opracowana w tych modelach, aby dowiedzieć się, jak to wszystko pasuje do siebie”, mówi Masui.

bardzo niedawno ta sama grupa dokonała nowej obserwacji, która potwierdza tezę, że magnetary mogą być realnym źródłem szybkich rozbłysków radiowych. Pod koniec kwietnia CHIME odebrał sygnał, który wyglądał jak szybki rozbłysk radiowy, pochodzący z rozbłyskującego magnetaru, odległego o około 30 000 lat świetlnych od Ziemi. Jeśli sygnał zostanie potwierdzony, będzie to pierwszy FRB wykryty w naszej galaktyce, a także najbardziej przekonujący dowód na to, że magnetary są źródłem tych tajemniczych kosmicznych iskier.

Leave A Comment