Astronomer avslører nye – og forvirrende – funksjoner med mystiske raske radioutbrudd

Raske radioutbrudd (FRB) er millisekunder lange kosmiske eksplosjoner som hver produserer energien som tilsvarer solens årlige produksjon. Mer enn 15 år etter at dyprompulsene til elektromagnetiske radiobølger først ble oppdaget, fortsetter deres forvirrende natur å overraske forskere – og nylig publisert forskning utdyper bare mysteriet rundt dem.

I 21. september-utgaven av tidsskriftet Naturuventede nye observasjoner fra en serie kosmiske raske radioutbrudd av et internasjonalt team av forskere – inkludert UNLV-astrofysiker Bing Zhang – utfordrer den rådende forståelsen av den fysiske naturen og sentrale motoren til FRB-er.

De kosmiske FRB-observasjonene ble gjort sent på våren 2021 ved hjelp av det massive fem hundre meter lange Aperture Spherical radioteleskopet (FAST) i Kina. Teamet, ledet av Heng Xu, Kejia Lee, Subo Dong fra Peking University, og Weiwei Zhu fra National Astronomical Observatories of China, sammen med Zhang, oppdaget 1863 utbrudd i løpet av 82 timer over 54 dager fra en aktiv rask radioutbruddskilde kalt FRB 20201124A.

“Dette er det største utvalget av FRB-data med polarisasjonsinformasjon fra en enkelt kilde”, sa Lee.

Nylige observasjoner av et raskt radioutbrudd fra Melkeveien vår antyder at det stammer fra en magnetar, som er en tett nøytronstjerne i bystørrelse med et utrolig kraftig magnetfelt. Opprinnelsen til svært fjern kosmologisk raske radioutbruddpå den annen side er fortsatt ukjent. Og de siste observasjonene lar forskere stille spørsmål ved hva de trodde de visste om dem.

“Disse observasjonene førte oss tilbake til tegnebord,” sa Zhang, som også fungerer som grunnleggende direktør for UNLVs Nevada Center for Astrophysics. “Det er klart at FRB-er er mer mystiske enn det vi har forestilt oss. Flere multi-bølgelengde observasjonskampanjer er nødvendig for ytterligere å avsløre naturen til disse objektene.”

Det som gjør de siste observasjonene overraskende for forskere er de uregelmessige, kortvarige variasjonene av det såkalte “Faraday-rotasjonsmålet”, som er styrken til magnetfeltet og tettheten til partikler i nærheten av FRB-kilden. Variasjonene gikk opp og ned i løpet av de første 36 dagene av observasjon og stoppet plutselig i løpet av de siste 18 dagene før kilden slukket.

“Jeg sidestiller det med å filme en film av omgivelsene til en FRB-kilde, og filmen vår avslørte et komplekst, dynamisk utviklende, magnetisert miljø som aldri var forestilt før,” sa Zhang. “Et slikt miljø er ikke direkte forventet for en isolert magnetar. Noe annet kan være i nærheten av FRB-motoren, muligens en binær følgesvenn,” la Zhang til.

For å observere vertsgalaksen til FRB benyttet teamet seg også av 10-m Keck-teleskopene som ligger ved Mauna Kea på Hawaii. Zhang sier at det antas at unge magnetarer befinner seg i aktive stjernedannende områder i en stjernedannende galakse, men det optiske bildet av vertsgalaksen viser at vertsgalaksen – uventet – er en metallrik spiralgalakse som vår Melkevei. . FRB-plasseringen er i en region hvor det ikke er noen betydelig stjernedannende aktivitet.

“Denne plasseringen er inkonsistent med en ung magnetisk sentralmotor dannet under en ekstrem eksplosjon som en lang gammastråleutbrudd eller en superluminous supernova, mye spekulerte forfedre til aktive FRB-motorer,” sa Dong.

Studien, “En faste radio sprengningskilde på et komplekst magnetisert sted i en sperret galakse”, dukket opp 21. september i journalen Natur og inkluderer 74 medforfattere fra 30 institusjoner. I tillegg til UNLV, Peking University og National Astronomical Observatories of China, inkluderer samarbeidende institusjoner også Purple Mountain Observatory, Yunnan University, UC Berkeley, Caltech, Princeton University, University of Hawaii og andre institusjoner fra Kina, USA, Australia, Tyskland og Israel.

---

---