Meglepő összefüggést fedeztek fel a gyors rádiókitörések és a földrengések között – Fizika világa

Meglepő összefüggést fedeztek fel a gyors rádiókitörések és a földrengések között – Fizika világa

Időbélyeg: 21. október 2023. 5:00

Arecibo obszervatórium
Gyakori trendek: a Tokiói Egyetem kutatói teleszkópok, például a Puerto Ricó-i Arecibo Obszervatórium (a képen 2019-ben) segítségével feltárták a hasonlóságokat a gyors rádiókitörések és a földrengések között (utalvány: UCF)

Japán kutatók feltűnő hasonlóságokat találtak az ismétlődő gyors rádiókitörések (FRB) és a földrengések statisztikai viselkedése között.

Az FRB-k rövid, intenzív rádióhullámok a galaxisunkon kívülről. Míg ezek a kitörések általában néhány ezredmásodpercig tartanak, a csillagászok is találtak kitöréseket ezerszer rövidebb.

Az FRB-k nagyjából két kategóriába sorolhatók: ismétlődő FRB-források és „egyszeri” FRB-k, amelyek még nem ismétlődnek. Nyitott kérdés, hogy minden FRB forrás megismétlődik-e.

Tomonori Totani és Yuya Tsuzuki, a Tokiói Egyetem asztrofizikusai tanulmányukban három ismétlődő forrásból származó 7000 sorozatból álló adathalmazt használtak. Az adatokat rádiócsillagászok vették fel a Arecibo Obszervatórium Puerto Ricóban és Ötszáz méteres nyílású gömb alakú Teleszkóp Délnyugat-Kínában.

Ezen források egyike – az FRB20121102A – több mint hárommilliárd fényévnyire található, és ez volt az első felfedezett FRB átjátszó.

A duó azt találta, hogy az FRB20121102A sorozatból származó kitörések érkezési ideje nagyfokú korrelációt mutatott, és sokkal több sorozat érkezett egy másodpercen belül egymáshoz, mint az várható lenne, ha a kitörések generálása teljesen véletlenszerű lenne. Ez a korreláció hosszabb időtávon elhalványult, és a több mint egy másodperccel elválasztott sorozatok teljesen véletlenszerűen érkeztek.

Ezzel a viselkedéssel hasonlítottak arra, ahogy a földrengések másodlagos utórengéseket okoznak a rengést követő órákban vagy napokban, de aztán teljesen kiszámíthatatlanná válnak, amint az utórengések epizódja elmúlik.

Ezenkívül azt találták, hogy ezeknek az FRB „utórengéseknek” az aránya ugyanazt az Omori-Utsu törvényt követi, amely a földrengés utórengések előfordulását jellemzi a Földön. A törvény kimondja, hogy röviddel egy nagy földrengés után az utórengések sebessége állandó marad rövid percek vagy órák alatt, majd az utórengések aránya csökken, és a fő sokk óta eltelt idő nagyjából fordítottjaként csökken.

Azt találták, hogy minden egyes robbanásnak 10-50% az esélye utórengésre, a forrástól függően. Ez a valószínűség állandó maradt, még akkor is, ha az FRB-aktivitás hirtelen megnőtt egy adott epizódban. A földrengések hasonló viselkedést mutatnak, az utórengések aránya akkor is állandó marad, ha a teljes földrengésaktivitás egy régión belül megváltozik.

Van azonban egy nagy különbség az FRB-k és a földrengések között. Míg a földrengések utórengései rendszerint gyengébbek, mint a fő sokk, az idővel korrelált FRB-k energiája teljesen korrelálatlan. Ez azt jelenti, hogy az FRB-k esetében lényegében nincs különbség az „elősokk” és az „utósokk” között, mivel a fő sokk nem tűnik ki.

Egy messze-messze galaxisban

Totani azonban rámutat, hogy ennek oka lehet az FRB adatok korlátozott dinamikatartománya a földrengésekhez képest: a legtöbb FRB nagyon halvány, és csak alig haladja meg az észlelési határt.

Az FRB-k eredetét magyarázó számos elmélet közül a magnetárok – kivételesen erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillagok – vezető lehetőséggé váltak.

Ennek az az oka, hogy a neutroncsillagok szilárd kérge, amely körülveszi a szuperfolyékony magot, hirtelen felszabadíthatja a csillagrengések által felhalmozódott feszültségeket, amelyek aztán FRB-ekhez vezetnek, ahogyan a tektonikus lemezek is földrengéseket okoznak, amikor eltolódnak a Föld folyadékköpenye körül. És így: „Elég természetes volt az ismétlő FRB-k és a földrengések összehasonlítása” – mondta Totani Fizika Világa.

A munka kiegészíti a korábbi megállapításokat is csillagászok Kínában 2018-ban aki megmutatta, hogy a Gutenberg-Richter földrengés törvény alkalmazható az FRB-k energiaelosztására. A törvény összefüggést fejez ki egy adott időben és helyen egy bizonyos energia felett várható összes rengések számára.

Valójában, bár az FRB-k ártalmatlan eseményeknek tűnhetnek a földrengésekhez képest, minden más, csak nem ártalmatlan. A a valaha észlelt leggyengébb FRB még mindig több mint egymilliárdszor több energiát szabadított fel, mint a 9.5 magnitúdó 1960 Valdivia földrengés Chilében – az eddigi legerősebb földrengés.

Léteznek olyan FRB-k is, amelyek további 10 milliószor erősebbek, amint azt ausztrál rádiócsillagászok jelentették Szerdán amikor felfedeztek egy FRB-t, amelynek körülbelül nyolcmilliárd évbe telt eljutnia a Földre – ez a valaha észlelt legtávolabbi kitörés.

Totani most azt tervezi, hogy matematikai modelleket alkalmaz a földrengések tanulmányozásaiból az FRB adatokra, remélve, hogy utalásokat tesz a neutroncsillagok nukleáris anyagának tulajdonságaira.

A kutatás leírása a A Királyi Csillagászati ​​Társaság havi értesítése.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa