Naukowcy uważają, że rozwiązali zagadkę dziwacznego, powtarzającego się sygnału radiowego z kosmosu

Obraz: Agencja informacyjna Xinhua / Contributor via Getty ImagesABSTRACT przedstawia zapierające dech w piersiach badania naukowe, technologie przyszłości, nowe odkrycia i ważne przełomy.

Przez ponad dekadę naukowcy zauważyli w kosmosie dziwne sygnały radiowe, które przez ułamek sekundy rozbłyskują intensywną jasnością, która wskazuje na tajemnicze i energetyczne źródła. Odkryto dziesiątki takich szybkich impulsów radiowych (FRB) – w tym impulsów jednorazowych i FRB, które emitują wielokrotne błyski, czasami w sposób zegarowy – ale ich pochodzenie pozostaje nieznane.

Teraz naukowcy pod kierunkiem Fayin Wang, astronoma z Uniwersytetu Nanjing w Chinach, uważają, że mogli zidentyfikować prawdopodobne źródło jednego z najbardziej zagadkowych ze wszystkich FRB, znanego jako FRB 20201124A. Od czasu odkrycia w listopadzie 2020 r. ten powtarzający się rozbłysk był obserwowany przechodząc przez supernaładowane okresy aktywności naznaczone wieloma wysokoenergetycznymi błyskami, które pomogły naukowcom wyśledzić jego położenie w galaktyce oddalonej o około 1,3 miliarda mil od Ziemi.

Wang i jego koledzy zbadali nowe zdjęcia FRB uzyskane przez chiński radioteleskop FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope), który jest największym jednotalerzowym radioteleskopem na Ziemi. Obserwacje ujawniły wzorce, które są podobne do układu w naszej własnej galaktyce, który zawiera dwa ekstremalne obiekty: magnetar, który jest wysoce magnetycznym typem gęstej martwej gwiazdy, oraz gwiazdę Be, która jest niezwykle gorącym i szybko wirującym typem gwiazdy .



Naukowcy doszli do wniosku, że ten sam typ systemu „może naturalnie wyjaśnić tajemnicze cechy FRB 20201124A”, zgodnie z badanie opublikowane w środę w Komunikacja przyrodnicza.

„Proponujemy, aby FRB 20201124A był produkowany przez magnetar znajdujący się w układzie podwójnym z towarzyszem gwiazdy Be z dyskiem” – powiedział Wang w e-mailu do płyty głównej. „Interakcja między rozbłyskami radiowymi a dyskiem gwiazdy Be może naturalnie wyjaśnić obserwowane niezwykłe właściwości FRB 20201124A”.

FRB 20201124A przyciąga astronomów do głowy, ponieważ jego światło zawiera cechy, których nie widać w innych FRB. Na przykład jest to pierwszy FRB, który wyświetla zmiany w pomiarze zwanym rotacją Faradaya. Ta rotacja opisuje skręty w kierunku polaryzacji przy różnych częstotliwościach radiowych, co tworzy wzór w obserwacjach, który może ujawnić wgląd w środowisko wokół FRB. Podczas gdy obrót Faradaya został zauważony w innych błyskach, Wang zauważył, że pomiar zmienia się w czasie w FRB 20201124A.

„Jest to pierwszy FRB pokazujący zmiany miary rotacji Faradaya (RM)” – powiedział. „Ma krótkotrwałą zmienność RM podczas pierwszych 36 dni obserwacji FAST, a następnie stałą RM w ciągu późniejszych 18 dni”.

Ta przesuwająca się miara rotacji sugeruje, że pole magnetyczne źródła FRB odwraca się wzdłuż naszej linii widzenia, tworząc charakterystyczny wzór. Ta szczególna funkcja, między innymi, „może nałożyć ścisłe ograniczenia na lokalne środowisko FRB 20201124A”, zauważył Wang.

Mając to na uwadze, nowe badanie sugeruje, że okresy szybkich błysków FRB są wytwarzane przez energetyczne interakcje między magnetarem a dyskiem gwiazdy Be podczas „periastronu”, czyli momentu, w którym te dwa obiekty są najbliżej siebie na swojej orbicie. . Podczas tego bliskiego podejścia fale radiowe emitowane przez kłębiący się magnetar pulsują przez dysk gwiazdy Be, tworząc dziwne sygnatury widoczne w FRB.

Te nowe spostrzeżenia wynikają z wyjątkowych obserwacji FAST dotyczących FRB 20201124A, które opisano w: opublikowane badanie towarzyszące w tym samym czasie w Natura . Według innego badania teleskop wykrył aż 1863 niezależne rozbłyski od 1 kwietnia do 11 czerwca 2021 r., które „dostarczają dowodów na skomplikowane, dynamicznie ewoluujące, namagnesowane bezpośrednie środowisko” wokół tego FRB.

Wang i jego koledzy mają nadzieję, że przyszłe obserwacje mogą ujawnić jeszcze więcej szczegółów na temat tego układu, w tym czas potrzebny obiektom na wzajemną orbitę. Naukowcy planują również zastosować swoje odkrycia do innego podobnego powtarzającego się wybuchu o nazwie FRB 20190520B.

„Nasz model przewiduje, że ewolucja RM będzie quasi-okresowa” – powiedział Wang. „Jeśli zgromadzi się duża liczba detekcji RM obejmujących długą skalę czasu, okres orbitalny można wyprowadzić z tych danych RM. Dlatego planujemy długo obserwować FRB 20201124A i FRB 20190520B.”

Podczas gdy nowe badanie oferuje przekonujące wyjaśnienie źródła FRB 20201124A, FRB nie są zjawiskiem uniwersalnym. Ponieważ sygnały te mogą być tak różne, naukowcy sądzą, że są one prawdopodobnie spowodowane przez różne dziwne obiekty astrofizyczne, z których wszystkie muszą być niezwykle silne, aby można je było zobaczyć na przestrzeni milionów, a nawet miliardów lat świetlnych.

Mając to na uwadze, identyfikacja źródeł wszystkich FRB zajmie jeszcze wiele lat, a niektóre mogą pozostać niewyjaśnione na zawsze. Mimo to naukowcy planują dowiedzieć się jak najwięcej o tych dziwnych sygnałach z kosmosu, zarówno po to, aby zaspokoić ich ciekawość, jak i dlatego, że FRB mogą pomóc rzucić światło na odwieczne kosmiczne tajemnice, takie jak tempo, w jakim wszechświat rozwija się i powód, dla którego się pojawia brakowało pewnych form materii.

„FRB są ważnymi sondami kosmologicznymi” – podsumował Wang.