빠른 라디오 버스트 현지화의 혁명에 대비한 천문학자들

빠른 라디오 버스트 현지화의 혁명에 대비한 천문학자들

타임 스탬프 : 17 년 2023 월 6 일 오전 00:XNUMX

ASKAP 망원경
Eye on the sky: 웨스턴오스트레일리아의 Square Kilometer Array Pathfinder는 2017년부터 초각 이하의 정확도로 빠른 라디오 버스트의 위치를 ​​파악하고 있습니다(제공: CSIRO).

전 세계의 전파 천문학자들은 빠른 전파 폭발(FRB)을 현지화하는 능력의 변화에 ​​대비하고 있습니다. 올해 말 이전에 FRB 사냥용 망원경 제품군의 업그레이드를 통해 호스트 은하에 대한 FRB의 위치 파악 속도가 XNUMX배 이상 증가하여 우주에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다.

2007년에 처음 발견된 FRB는 몇 밀리초 미만으로 지속되는 강렬한 전파 폭발입니다. 반복되는 소스와 그렇지 않은 소스의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 그러나 탐지된 1000개 정도의 FRB 중 약 3%는 반복하는 것으로 나타났습니다..

짧은 시간 동안 지속되기 때문에 후속 관찰 일정을 잡는 것이 불가능하여 FRB가 어디에서 왔는지 파악하기 어렵습니다. FRB가 도착할 때마다 모든 장비는 FRB의 위치를 ​​캡처할 준비가 되어 있어야 합니다. 사실, 최근까지 천문학자들은 간신히 위치를 파악했습니다. FRB XNUMX개.

대부분의 FRB는 외부은하에서 기원했지만, 최근 은하계 FRB가 은하계에서 발견되었습니다. 2020년 은하수 마그네타 - 큰 자기장을 가진 중성자 별. 그러나 FRB는 "분산 측정"(DM)이라는 요소 덕분에 우주론에 유용합니다. DM을 측정하면 천문학자들은 FRB의 가시선을 따라 자유 전자의 수를 계산할 수 있으므로 우주의 전자 밀도를 직접 결정할 수 있습니다.

"이러한 전자들은 대부분 매우 확산된 가스에 있기 때문에 관찰하기 어려울 수 있습니다."라고 Ludwig Maximilian University of Munich의 우주론자인 Steffen Hagstotz는 말합니다. “이러한 의미에서 FRB는 주로 암흑 물질의 분포에 대해 알려주는 약한 렌즈 효과와 같은 다른 탐사선을 실제로 보완합니다. 두 가지를 모두 연구함으로써 일반 물질이 우주 규모에서 암흑 물질을 추적하는 방법에 대해 더 많이 알 수 있습니다.”

또한 허블 상수라고 하는 우주의 현재 팽창률에 대한 다양한 상충되는 측정값이 있습니다. 이 "허블 긴장"을 조정하는 것은 다음 중 하나로 간주됩니다. 현대 우주론의 가장 시급한 문제. FRB는 적색편이-분산 측정 관계를 조사하여 허블 상수를 결정하는 대체 경로를 제공합니다. 최근 Hagtotz 공동 저술한 연구 약 500개의 지역화된 FRB 샘플만으로 허블 상수를 경쟁적으로 측정하기에 충분하다는 사실을 발견했습니다.

크래킹 아이디어

현재 지역화된 FRB의 부족으로 인해 전 세계 전파 천문학자 팀이 시설의 성능을 압박하게 되었습니다. California Institute of Technology의 Vikram Ravi가 FRB 경주를 시작했습니다. 미국 천문 학회 그는 30월에 새로운 FRB XNUMX종의 현지화를 발표했습니다. 딥 시놉틱 어레이 (DSA) 캘리포니아. 2022년 시운전 동안 DSA는 DSA가 결국 갖게 될 63개의 안테나 중 110개만 사용하여 매주 XNUMX회 이상의 버스트를 감지했습니다.

DSA가 전파 망원경 중에서 블록의 새로운 아이라면, 평방 킬로미터 어레이 패스파인더 (ASKAP)는 웨스턴 오스트레일리아에서 이미 친숙한 얼굴입니다. CRAFT(Commensal Real-Time ASKAP Fast Transients Survey) 프로그램은 2017년에 처음으로 초각 이하의 정확도로 FRB를 현지화하기 시작했습니다. FRB 호스트 은하 연구. CRAFT는 FRB 검색 컴퓨팅 클러스터를 사용하여 ASKAP에 피기백합니다. 이 클러스터는 다른 관측과 병렬로 30평방도 시야에서 무선 천이를 동시에 스캔합니다.

CRAFT는 지금까지 36개의 포물선 접시의 신호를 일관되지 않게 합산하여 작동했지만 CRACO라는 업그레이드로 변경될 예정입니다. 일관되지 않은 합산은 요리 수의 제곱근만큼 감도를 향상시키는 반면, 일관적 합산의 민감도는 요리 수에 선형적으로 민감도를 향상시킵니다.

그러나 일관성 있는 검색에는 65,000배 더 많은 데이터 처리 능력이 필요하며, 이는 기기의 컴퓨터 클러스터에 백만 호주 달러를 업그레이드함으로써 가능해진 위업입니다. "CRACO는 ASKAP에서 사용하는 현재 FRB 감지 시스템보다 동일한 시야에서 1배 더 민감할 것입니다.

CRACO는 하늘을 영화로 만들고 이 영화에서 FRB를 찾는 작업을 합니다. "이미지 크기는 풀 HD 비디오와 유사한 2.5만 픽셀입니다."라고 Bannister는 덧붙입니다. "초당 1000번, 우리는 1000번의 서로 다른 DM 시험을 시도하여 초당 총 1만 개의 이미지, 즉 초당 약 25조 픽셀을 시도합니다."

CRACO는 현재 10개월의 커미셔닝 기간을 거치고 있으며, 연말까지 전체 클러스터가 설치되면 ASKAP의 탐지율이 20~XNUMX배 증가하여 매주 여러 개의 FRB를 찾을 것으로 예상됩니다.

ASKAP가 더 많은 FRB를 감지하기 위해 민감도 한계를 밀어붙이는 동안, 캐나다 수소 강도 매핑 실험 브리티시 컬럼비아에 있는 (CHIME)는 이미 200평방도의 놀라운 시야 덕분에 하루에 여러 개의 FRB를 감지할 수 있는 사치를 누리고 있습니다. 그러나 CHIME의 저해상도는 가까운 은하에서만 FRB를 안정적으로 위치시킬 수 있음을 의미합니다. CHIME의 엔지니어들은 동일하지만 축소된 CHIME 망원경 버전인 소위 "아우트리거"를 구성하여 해상도 최전선에서 성능을 개선하기로 결정했습니다.

"CHIME/FRB 프로젝트의 아우트리거 업그레이드는 XNUMX개의 미니 CHIME으로 구성되어 있습니다."라고 말합니다. Ziggy Pleunis 토론토 대학에서. 브리티시 컬럼비아, 웨스트버지니아 및 캘리포니아에 기반을 둔 이 아우트리거는 CHIME에서 100-3300km 떨어져 있으며 CHIME에 약 50밀리아크초 해상도를 제공하여 호스트 은하 내에서 FRB를 정확히 찾아낼 수 있습니다.

Pleunis에 따르면 아우트리거에 대한 작업이 빠르게 진행되고 있습니다. 브리티시 컬럼비아의 아우트리거는 이미 시운전을 진행 중이며 데이터 수집까지 하고 있으며 Pleunis는 목표가 올해 XNUMX개의 망원경을 모두 작동시키는 것이라고 덧붙였습니다. 새로운 것을 감지합니다. "그러면 FRB의 현지화를 신속하게 시작할 수 있기를 바랍니다."라고 그는 덧붙입니다.

타임 스탬프 :

더보기 물리 세계