天文学者は、謎の高速電波バーストと重力波を初めて関連付けました

私と同僚のチームは 証拠を公開したばかり in 自然天文学 として知られている、遠方の銀河から来る神秘的な電波のバーストを生成している可能性があるものについて 高速無線バースト またはFRB。

衝突する XNUMX つ 中性子星—爆発した星のそれぞれの超高密度のコア—それらが合体して「超大質量」中性子星. チームは、XNUMX 時間半後に中性子星がブラック ホールに崩壊したときに FRB を生成したことを発見しました。

またはそう思います。 私たちの理論を確認または反証する重要な証拠である、高速電波バーストの方向から来る光またはガンマ線フラッシュは、ほぼ XNUMX 年前に消失しました。 数か月後、私たちが正しいかどうかを確認する別の機会が得られるかもしれません。

簡潔で強力

FRB は、約 XNUMX 分の XNUMX 秒持続する宇宙からの非常に強力な電波のパルスです。 オーストラリアの電波望遠鏡からのデータを使用して、オーストラリアの平方キロメートル アレイ パスファインダー (アスカ), 天文学者が見つけた ほとんどの FRB は銀河から来ているため、遠方の光がかかる 私たちに届くまでに何十億年もかかる. しかし、これらの電波バーストを生成するものは以来、天文学者を困惑させてきました 初期検出 2007インチ

最良の手がかりは、SGR 1935+2154 として知られる銀河の天体から得られます。 それは マグネターこれは、冷蔵庫の磁石の約 28 兆倍の磁場を持つ中性子星です。 2020 年 XNUMX 月 XNUMX 日、 激しい電波バースト— FRB に似ていますが、それほど強力ではありません。

天文学者は、XNUMX つの中性子星 (連星) が合体して、 ブラックホール また、電波のバーストを生成する必要があります。 XNUMX つの中性子星は強力な磁気を持ち、ブラック ホールは磁場を持つことができません。 アイデア 中性子星が合体してブラックホールに崩壊するとき、磁場が突然消失すると、高速の電波バーストが発生します。 磁場を変化させると電場が発生します。これは、ほとんどの発電所が電気を生成する方法です。 また、崩壊時の磁場の大きな変化は、FRB の強力な電磁場を生み出す可能性があります。

喫煙銃の検索

このアイデアをテストするために、西オーストラリア大学の修士課程の学生であるアレクサンドラ・モロイアヌは、レーザー干渉計重力波天文台によって検出された中性子星の合体を探しました (LIGO） アメリカ合衆国で。 LIGO が検索する重力波は、中性子星などの XNUMX つの巨大な物体の衝突によって生成される時空の波紋です。

LIGO は XNUMX つの連星中性子星合体を発見しました。 重要なことに、XNUMX つ目は、 GW190425、新しいFRBハンティング望遠鏡が呼び出されたときに発生しました チャイム も運用されていました。 ただ、新品なのでCHIMEはXNUMX年かかりました データの最初のバッチをリリースする. そのとき、モロイアヌはすぐに高速電波バーストを特定しました。 フランス連邦共和国 20190425A GW190425 からわずか XNUMX 時間半後に発生しました。

これはエキサイティングなことでしたが、問題がありました。当時、LIGO の XNUMX つの検出器のうち XNUMX つしか機能していなかったため、 非常に不確実 正確には GW190425 はどこから来たのか。 実際、これが単なる偶然である可能性は XNUMX% ありました。

さらに悪いことに、 フェルミ 合体からのガンマ線を検出した可能性がある衛星 - GW190425の起源を確認する「喫煙銃」 - は、 地球に阻まれる 当時の。

偶然である可能性は低い

しかし、重要な手がかりは、FRB が通過したガスの総量を追跡することでした。 これは、高周波の電波が低周波よりも速くガス中を伝わるため、それらの時間差からガスの量がわかります。

私たちは知っているので、 宇宙の平均ガス密度、このガス含有量を距離と関連付けることができます。 マッカート関係. また、FRB 20190425A が移動した距離は、GW190425 までの距離とほぼ完全に一致していました。 ビンゴ！

では、すべての FRB の発生源を発見したのでしょうか? いいえ。FRB の数を説明するには、合体する中性子星の数が宇宙に十分ではありません。SGR 1935+2154 のように、マグネターに由来するものもあるはずです。

そして、証拠があっても、1 分の 200 の確率で、これがすべて巨大な偶然である可能性があります。 しかし、LIGOと他のXNUMXつの重力波検出器は、 乙女座 および カグラ、意志 オンに戻します 今年の XNUMX 月に、これまで以上に敏感になり、CHIME と その他の電波望遠鏡 中性子星の合体からのFRBをすぐに検出する準備ができています。

数か月後には、重要なブレークスルーを達成したのか、それともほんの一瞬だったのかがわかるかもしれません。

Clancy W. James は、この研究の筆頭著者である Alexandra Moroianu に感謝したいと思います。 彼の共著者である Linqing Wen、Fiona Panther、Manoj Kovalem (西オーストラリア大学)、Bing Zhang、Shunke Ai (ネバダ大学)。 そして、彼の師匠であるジャン=ピエール・マッカールは、現在彼にちなんで名付けられた気体と距離の関係を実験的に検証しました。

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

画像のクレジット： CSIRO/アレックス・チャーニー

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• 情報源： https://singularityhub.com/2023/03/30/for-the-first-time-astronomers-have-linked-a-mysterious-fast-radio-burst-with-gravitational-waves/