211service.com
Vi har precis hittat en källa till ett av de mest mystiska fenomenen inom astronomi
Snabba radioskurar är superkraftiga, superkorta signaler som glider genom rymden, utan känt ursprung. En ny förklaring är magnetarer. 4 november 2020
Femhundra meter sfärisk aperturteleskop (FAST) i Guizhou-provinsen, Kina. Bojun Wang, Jinchen Jiang, Qisheng Cui
Snabba radioskurar är bland de märkligaste mysterierna inom rymdvetenskapen. Dessa pulser varar mindre än fem millisekunder men frigör mer energi än solen gör på dagar eller veckor. Sedan de först registrerades 2001 (och skrevs om 2007) har forskare upptäckt dussintals FRB. De flesta är engångssignaler, men ett fåtal upprepas, inklusive en som slår i vanligt tempo .
Men ingen har någonsin kunnat förklara vad som exakt producerar FRB. Innan nu hade bara fem lokaliserats till specifika regioner i rymden, och de har alla sitt ursprung utanför vår galax. När en signal kommer från så långt håll är det väldigt svårt att hitta objektet som är ansvarigt för att producera den. De flesta teorier har fokuserat på kosmiska kollisioner eller neutronstjärnor. Och också, ja, utomjordingar .
Spoiler alert: det är inte utomjordingar. Två nya studier publicerade i Nature idag tyder starkt på att magnetarer – starkt magnetiserade neutronstjärnor – är en källa till FRB. Studierna tyder också på att dessa utbrott förmodligen är mycket vanligare än vi föreställt oss.
Jag tror inte att vi kan dra slutsatsen att alla snabba radioskurar kommer från magnetarer, men säkert är modeller som föreslår magnetarer som ett ursprung för snabba radioskurar mycket troliga, säger Daniele Michilli, en astrofysiker från McGill University och medförfattare till första naturstudien .
De nya fynden fokuserar på en FRB som upptäcktes den 28 april av två teleskop: CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, baserat i British Columbia) och STARE2 (en uppsättning av tre små radioantenner placerade i hela Kalifornien och Utah). Signalen, kallad FRB 200428, frigjorde mer energi i radiovågor på en millisekund än vad solen gör på 30 sekunder.
Det är par för kursen för CHIME att hitta FRBs – det har hittats dussintals, och i framtiden kanske teleskopet kan upptäcka en skur varje dag . Men även om STARE2 var specifikt designad för att leta efter FRB i galaxen, med lägre känslighet än de flesta andra instrument, var det få som förväntade sig att det skulle lyckas. När det blev operativt förra året förutspådde teamet en 10% chans att det faktiskt skulle hitta en signal i Vintergatan.
Sedan – det hände. När jag först tittade på data för första gången frös jag, säger Christopher Bochenek, en Caltech doktorand i astronomi, som leder STARE2-projektet och är huvudförfattare till den andra naturstudien . Det tog mig några minuter att samla mig och ringa en vän för att faktiskt sätta mig ner och se till att den här grejen verkligen var på riktigt. Mellan STARE2 och CHIME sågs denna explosion av fem radioteleskop över hela Nordamerika.
Dessa observationer råkade precis sammanfalla med en otroligt ljus blixt från en starkt magnetiserad neutronstjärna - en magnetar - kallad SGR J1935+2154, som var belägen 30 000 ljusår från jorden nära Vintergatans galaxens centrum.
Denna magnetar, som är cirka 40 till 50 gånger mer massiv än solen, producerar intensiva anfall av elektromagnetisk strålning, inklusive röntgenstrålar och gammastrålar. Dess magnetfält är så starka att de trycker ihop närliggande atomer till pennliknande former.
Magnetarer har alltid varit en misstänkt källa till FRB, men det har varit svårt för astrofysiker att bekräfta detta, eftersom alla andra signaler kom från utanför Vintergatan.
Forskare jämförde radiovågorna i FRB 200428 med röntgenobservationer gjorda av sex rymdteleskop, såväl som andra markbaserade observatorier. Dessa röntgenstrålar pekade på SGR J1935+2154, som blinkade 3 000 gånger starkare än någon annan magneter på rekord.
CHIME- och STARE2-teamen drog slutsatsen att denna speciella magnetar var ansvarig för den energiska händelsen som producerade inte bara ljusa röntgenstrålar utan även FRB 200428. Det är första gången en sådan explosion någonsin har upptäckts inuti Vintergatan, och denna FRB avger mer energi än någon annan källa för radiovågor som upptäckts i galaxen.
FRB 200428 är bara en 30:e så stark som den svagaste extragalaktiska FRB någonsin, och en tusendel av styrkan på den genomsnittliga signalen. Så det faktum att STARE2 registrerade det efter bara ungefär ett år i drift är en stark indikation på att dessa signaler studsar runt galaxen oftare än forskarna insåg.
En motpol till dessa nya rön kommer från FAST, femhundra meter Aperture Spherical Telescope, beläget i sydvästra Kina. FAST är det största radioteleskopet med en skål i världen. Den kan inte övervaka stora delar av himlen, men den kan titta snävt för att leta efter svaga signaler på platser mycket långt borta.
FAST studerade SGR J1935+2154 i totalt åtta timmar över fyra observationssessioner från 16 till 29 april, enligt en tredje naturstudie . Och den hittade inga radiovågor som sammanföll med några kända röntgen- eller gammastrålningskurar som hände under den tiden.
Den rapporten tar inte nödvändigtvis bort den magnetiska förklaringen, särskilt eftersom FAST inte observerade under det ögonblick då FRB 200428 upptäcktes. Men det tyder på att en magnetar som sänder ut en FRB, om den bekräftas, är en mycket sällsynt händelse, och en som producerar radiosignaler som vi ännu inte helt har karakteriserat.
Sandro Mereghetti, en astronom vid National Institute of Astrophysics i Milano, hjälpte till att leda SGR J1935+2154 röntgendetektioner som gjordes av Europeiska rymdorganisationens INTEGRAL-teleskop (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). Även om han tror att upptäckten starkt gynnar klassen av FRB-modeller baserade på magnetarer, påpekar han att de speciella fysiska processerna som leder till de observerade skurarna av radio och hård röntgenstrålning inte är klara ännu. Med andra ord, vi vet inte exakt vad som händer inuti en magnetar som skulle producera FRB tillsammans med tillhörande röntgenstrålar eller gammastrålar.
Jag skulle inte säga att mysteriet med FRB är löst, säger Mereghetti. Men detta är verkligen ett stort steg framåt som också öppnar utsikter för andra liknande upptäckter.