Nyoppdaget Fast Radio Burst 190520 stiller flere spørsmål på grunn av merkelig oppførsel


galakse

Kreditt: CC0 Public Domain

Nyoppdaget rask radioutbrudd (FRB) 190520 viser unik oppførsel sammenlignet med andre FRB-er oppdaget så langt. Dette avvikende kosmiske utbruddet ble observert av et internasjonalt team, ledet av forskere ved West Virginia University og Center for Gravitational Waves and Cosmology. Akkurat når du tror du forstår mønsteret, kommer en merkelig utstikker og tvinger deg til å revurdere alt du vet.

Professor Sarah Burke-Spolaor sammen med utdannet assistent Kshitij Aggarwal, begge ved WVU-avdelingen for fysikk og astronomi og Senter for gravitasjonsbølger og kosmologi, publiserte funnene sine i Natur. I avisen beskriver de å observere den unike oppførselen til den raske radioutbruddet kalt FRB 190520.

I tillegg spilte West Virginia University Graduate Students Jessica Sydnor og Reshma Thomas begge kritiske roller i oppdagelsen.

Thomas jobbet tett med Burke-Spolaor for å skaffe oppfølgingsdata om FRB for bedre å forstå noen av de interessante egenskapene som ble funnet ved den første oppdagelsen. Snyder hjalp Burke-Spolaor med bildebehandling og bildetolkning for å krysssjekke resultater sett av FAST-samarbeidspartnerne.

Den rare

FRB-er er forbigående radiopulser forårsaket av astrofysiske kilder som ligger langt utenfor vår galakse, Melkeveien. Mens opprinnelsen til disse millisekundvarighetene, lyse, ekstragalaktiske blinkene fortsatt ikke er fullt ut forstått, nærmer forskere seg mysteriet med hver ny oppdagelse. Denne FRB, FRB 190520, viste seg å være unik nok til å bli betraktet som en uteligger blant alle kjente FRB-er. Først ble den klassifisert som en repeater. En repeater er en FRB som gjentar sine pulser tilfeldig. Vanligvis er FRB-er uforutsigbare, men repeatere er mer pålitelige, men er også sjeldne. Med gjentatt atferd kan forskere bedre fokusere og observere dataene med relativ presisjon og kartlegge gjentatte utbrudd som hjelper til med fremtidige observasjoner. FRB 190520 er en av de mest aktive repeterende FRB-ene som noen gang er observert.

Videre er dette bare den andre lokaliserte FRB, av over 20 lokaliserte FRB-er, med en vedvarende radiokilde knyttet til seg. Lokalisering er når en FRB-plassering er lokalisert til et veldig lite område i rommet, og kobler FRB til en vertsgalakse nær det stedet. Observasjoner av vertsgalaksen til FRB 190520 viste at den er mye nærmere enn forventet. Totalt sett oppførte den seg veldig annerledes enn andre FRB-er, noe som førte til flere spørsmål fra teamet. Hvorfor var denne annerledes? Hva var det som fikk den til å oppføre seg annerledes? Er oppførselen på grunn av den faktiske FRB selv, eller vertsgalaksen? Kan denne vertsgalaksen gi astronomer flere ledetråder som kan fylle ut flere deler av kosmologipuslespillet?

La oss begynne å forstå hvordan oppdagelsen utspilte seg.

De første FRB ble oppdaget i 2007 av West Virginia University Professor Duncan Lorimer, professor Maura McLaughlin og en bachelorstudent som jobber med Lorimer, D. Narkevic, mens de analyserer arkivdata registrert av Parkes Observatory. Denne utbruddet ble opprinnelig kalt Lorimer Burst. Denne oppdagelsen åpnet dørene for et helt fagfelt rundt FRB-er. FRB 190520 ble oppdaget av forskere som brukte FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope) i 2019. I 2020 observerte et team av forskere FRB 190520 ved å bruke VLA (Karl G. Jansky Very Large Array)-observatoriet og fant bemerkelsesverdige egenskaper. , veldig unik for denne spesielle FRB.

Spol frem 14 år, FRB 190520 vekker en rekke nye spørsmål.

Hvordan vet du hvor en FRB befinner seg?

Akkurat som Doppler-effekten bruker astronomer det som kalles rødforskyvning, eller bølgelengden til lyset som strekkes som lydbølger bevege seg gjennom rommet. Omtrent som lyden en ambulanse lager; den endrer seg og topper seg når den beveger seg mot deg, og faller deretter i tonehøyde når den beveger seg bort fra deg. Lysbølger beveger seg på samme måte. Lyset driver mot den røde siden av spekteret for objekter som er langt unna og beveger seg bort fra oss og lar astronomer måle og beregne hastigheten til en galakse i forhold til Jorden.

Ved å kombinere alt de visste om FRB, brukte teamet Realfast-observasjonssystemet ved VLA for å observere og samle inn data der de oppdaget en vedvarende radiokilde (PRS) samlokalisert med FRB 190520. Ved å bruke posisjonen til FRB med realfast, søkte teamet for vertsgalaksen og identifiserte vertsgalaksen, en dverggalakse, i en avstand på ~0,2. Teamet er ikke sikker på om PRS er relatert til FRB, eller noe i nærheten av FRB i miljøet. Mange teorier rundt begge scenariene eksisterer. Dette er begynnelsen på en bedre forståelse av repeatere som også er samlokaliserte.

Turberegninger ved bruk av spredningsmål

Plasma som opptar det “tomme” rommet mellom stjerner og galakser fører faktisk til at lyset bremses ned, og denne effekten blir mer ekstrem ved lavere radiofrekvenser. Dette fører til at høyradiofrekvente signaler ankommer først og lavradiofrekvente signaler ankommer senere, noe som får FRB til å demonstrere en synkende “fløyte” i dataene. Varigheten av den synkende tonen kan brukes til å beregne mengden gass og materie den har passert gjennom, og gir dem en ide om hvor langt den stammer fra. Dispersion Measure (DM) gir oss mye informasjon om universet vårt fordi det forteller oss om elektronfordelingen ute i rommet. Når pulsene fra en FRB langt unna beveger seg gjennom materie, som gass og plasma i universet, spretter lyden av pulsene av elektroner i det intergalaktiske mediet (utenfor vår egen galakse) og forårsaker endringer i pulsen. Astronomer kan beregne spredningen i Melkeveien, vår egen galakse. Utover Melkeveien er spredning i det intergalaktiske mediet ukjent, så forskere må fylle ut de tomme feltene med beregnede estimater. Det kan være mye stoff som skjuler seg i det intergalaktiske mediet; et nytt puslespill for en annen dag.

DM av FRB 190520

Da de beregnet spredningsmålet, oppdaget teamet at det var veldig stort. Spredningsmålet (DM) brukes til å estimere hvor langt FRB kan være, og basert på DM alene burde det vært veldig langt unna, men kombinert med rødforskyvningen var det slett ikke langt unna; Det motsatte. Det var veldig nært. Basert på eksisterende observasjoner ved bruk av rødforskyvning/DM-forhold, viste egenskapene til denne FRB seg å være enormt unike, til og med en uteligger. Denne gjennombruddsberegningen utfordrer nå DM-rødforskyvningsrelasjonene som rutinemessig brukes i FRB-analyse for å bestemme avstandene til FRB-er.

The Outlier

FRB 190520 måtte igjen bevise sin egenart. Dens DM var veldig stor, noe som vanligvis brukes til å estimere hvor langt FRB kan være plassert. Basert på DM alene burde det vært veldig langt, men rødforskyvningen viste det motsatte. Det var faktisk veldig nær jorden.

Hvis alle FRB-er oppfører seg på samme måte, kan vi bruke dem til å tjene som et gjennomsnittspoeng. Men hvis vi har avvikende FRB-er, som FRB 190520, er gjennomsnittene ikke like jevnt presentert. Med andre ord kan det føre til at det kjente gjennomsnittet blir bredere på grunn av de åpenbare uteliggere i blandingen.

I følge Aggarwal kan FRB 190520 kaste innledende estimater og antagelser ut av vinduet.

FRB 190520 viser seg å være en portal for kontinuerlige ukjente. Denne uteliggeren og vertsgalaksen har nå åpnet flere spørsmål rundt den kosmiske verdenen til FRB-er, og fascinerer forskere med mer vitenskapelig nysgjerrighet. Forskere har brukt disse FRB-ene til å trekke viktige konklusjoner rundt andre forskningsområder knyttet til universet, som dets evolusjon. “Hvis du teller opp alle stjernene, gassen og andre lysende ting vi kan se, basert på kosmologiske observasjoner, burde det være mer manglende stoff som står for, men vi har ikke fullt ut de direkte målingene,” forklarer Burke Spolaor. FRB-er kan sondere mellomrommet galakserhjelper til med å fylle ut de ukjente detaljene om intergalaktisk medium inkludert den skjulte saken.

Det er noe på gang med FRB 190520, og vi vil vite mer! Vertsgalaksen, eller miljøet rundt denne FRB har noe unikt på gang, som kan bidra til en så høy spredning. Lokalisering er nøkkelen til bedre å forstå uteliggere som FRB 190520, ved å lokalisere FRB til sin overordnede galakse og estimere dens nøyaktige avstand.

For hver oppdagelse blir gåten mer kompleks, og gir flere svar på spørsmål knyttet til utviklingen av universet og utover.

Selv om det for tiden er en anomali, er det ganske mulig at det om fem eller ti år kan anses som normalt ettersom flere detaljer rundt gjentatte FRB-er, som FRB 190520, blir avdekket.


Merkelig radioutbrudd reiser nye spørsmål


Mer informasjon:
C.-H. Niu et al, Et gjentatt raskt radioutbrudd assosiert med en vedvarende radiokilde, Natur (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-04755-5

Sitering: Nyoppdaget Fast Radio Burst 190520 stiller flere spørsmål på grunn av merkelig oppførsel (2022, 10. juni) hentet 11. juni 2022 fra https://phys.org/news/2022-06-newly-fast-radio-prompts-due.html

Dette dokumentet er underlagt opphavsrett. Bortsett fra enhver rettferdig handel med formålet med private studier eller forskning, kan ingen del reproduseres uten skriftlig tillatelse. Innholdet er kun gitt for informasjonsformål.