211service.com
Vi har nettopp funnet en kilde for et av de mest mystiske fenomenene i astronomi
Raske radioutbrudd er superkraftige, superkorte signaler som glider gjennom verdensrommet, uten kjent opprinnelse. En ny forklaring er magnetarer. 4. november 2020
Fem hundre meter sfærisk blenderteleskop (FAST) i Guizhou-provinsen, Kina. Bojun Wang, Jinchen Jiang, Qisheng Cui
Raske radioutbrudd er blant de merkeligste mysteriene innen romvitenskap. Disse pulsene varer mindre enn fem millisekunder, men frigjør mer energi enn solen gjør på dager eller uker. Siden de først ble registrert i 2001 (og skrevet om i 2007), har forskere oppdaget dusinvis av FRB-er. De fleste er engangssignaler, men noen få gjentar, inkludert en som slår i vanlig tempo .
Men ingen har noen gang klart å forklare hva som produserer FRB-er. Før nå hadde bare fem blitt lokalisert til bestemte regioner i verdensrommet, og de oppsto alle utenfor galaksen vår. Når et signal kommer så langt unna, er det veldig vanskelig å finne objektet som er ansvarlig for å produsere det. De fleste teorier har fokusert på kosmiske kollisjoner eller nøytronstjerner. Og også, vel, romvesener .
Spoilervarsel: det er ikke romvesener. To nye studier publisert i Nature i dag antyder sterkt at magnetarer - sterkt magnetiserte nøytronstjerner - er en kilde til FRB. Studiene indikerer også at disse utbruddene sannsynligvis er mye mer vanlige enn vi forestilte oss.
Jeg tror ikke vi kan konkludere med at alle raske radioutbrudd kommer fra magnetarer, men sikkert modeller som antyder magnetarer som en opprinnelse for raske radioutbrudd er svært sannsynlig, sier Daniele Michilli, en astrofysiker fra McGill University og medforfatter av første naturstudie .
De nye funnene fokuserer på en FRB som ble oppdaget 28. april av to teleskoper: CHIME (det kanadiske kartleggingseksperimentet for hydrogenintensitet, basert i British Columbia) og STARE2 (en rekke små radioantenner plassert over hele California og Utah). Signalet, kalt FRB 200428, frigjorde mer energi i radiobølger på ett millisekund enn solen gjør på 30 sekunder.
Det er på linje med kurset for CHIME å finne FRB-er – det er funnet dusinvis, og i fremtiden kan teleskopet kanskje oppdage et utbrudd hver dag . Men selv om STARE2 ble spesielt designet for å lete etter FRB-er i galaksen, med lavere følsomhet enn de fleste andre instrumenter, var det få som forventet at det skulle lykkes. Da det ble operativt i fjor, spådde teamet en 10 % sjanse for at det faktisk ville finne et signal i Melkeveien.
Så – skjedde det. Da jeg først så på dataene for første gang, frøs jeg, sier Christopher Bochenek, en Caltech-student i astronomi, som leder STARE2-prosjektet og er hovedforfatter av den andre naturstudien . Det tok meg noen minutter å samle meg og ringe en venn for å sette meg ned og forsikre meg om at denne tingen faktisk var ekte. Mellom STARE2 og CHIME ble dette utbruddet sett av fem radioteleskoper over hele Nord-Amerika.
Disse observasjonene falt tilfeldigvis sammen med et utrolig sterkt blink fra en sterkt magnetisert nøytronstjerne – en magnetar – kalt SGR J1935+2154, som var lokalisert 30 000 lysår fra Jorden nær sentrum av Melkeveien.
Denne magnetaren, som er omtrent 40 til 50 ganger mer massiv enn solen, produserer intense anfall av elektromagnetisk stråling, inkludert røntgenstråler og gammastråler. Dens magnetiske felt er så sterke at de presser atomer i nærheten til blyantlignende former.
Magnetarer har alltid vært en mistenkt kilde til FRB, men det har vært vanskelig for astrofysikere å bekrefte dette, siden alle andre signaler kom fra utenfor Melkeveien.
Forskere sammenlignet radiobølgene til FRB 200428 med røntgenobservasjoner gjort av seks romteleskoper, samt andre bakkebaserte observatorier. Disse røntgenutslippene pekte på SGR J1935+2154, som blinket 3000 ganger sterkere enn noen annen magnetar som er registrert.
CHIME- og STARE2-teamene utledet at denne spesielle magnetaren var ansvarlig for den energiske begivenheten som ga ikke bare de lyse røntgenstrålene, men også FRB 200428. Det er første gang et slikt utbrudd noensinne har blitt oppdaget inne i Melkeveien, og denne FRB sender ut mer energi enn noen annen kilde til radiobølger som er oppdaget i galaksen.
FRB 200428 er bare en 30. så sterk som den svakeste ekstragalaktiske FRB som er registrert, og en tusendel av styrken til gjennomsnittssignalet. Så det faktum at STARE2 registrerte det etter omtrent et år i drift er en sterk indikasjon på at disse signalene spretter rundt i galaksen oftere enn forskerne var klar over.
Et motpunkt til disse nye funnene kommer fra FAST, fem hundre meter Aperture Spherical Telescope, som ligger sørvest i Kina. FAST er det største radioteleskopet med én parabol i verden. Den kan ikke kartlegge store deler av himmelen, men den kan kikke smalt for å se etter svake signaler på steder veldig langt unna.
FAST studerte SGR J1935+2154 i totalt åtte timer over fire observasjonssesjoner fra 16. til 29. april, iht. en tredje naturstudie . Og den fant ingen radiobølger som falt sammen med noen kjente røntgen- eller gammastråleutbrudd som skjedde i løpet av den tiden.
Den rapporten fjerner ikke nødvendigvis magnetforklaringen, spesielt siden FAST ikke observerte i det øyeblikket FRB 200428 ble oppdaget. Men det antyder at en magnetar som sender ut en FRB, hvis bekreftet, er en svært sjelden hendelse, og en som produserer radiosignaler vi ennå ikke har fullt ut karakterisert.
Sandro Mereghetti, en astronom ved National Institute of Astrophysics i Milano, hjalp til med å lede SGR J1935+2154 røntgendeteksjoner gjort av European Space Agencys INTEGRAL-teleskop (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). Selv om han mener oppdagelsen sterkt favoriserer klassen av FRB-modeller basert på magnetarer, påpeker han at de spesielle fysiske prosessene som fører til de observerte utbruddene av radio og hard røntgenstråling ikke er avgjort ennå. Med andre ord, vi vet ikke nøyaktig hva som skjer inne i en magnetar som vil produsere FRB sammen med tilhørende røntgenstråler eller gammastråler.
Jeg vil ikke si at mysteriet med FRB-er er løst, sier Mereghetti. Men dette er absolutt et stort skritt fremover som også åpner utsikter for andre lignende oppdagelser.