Astronomowie ogłaszają zbiór najkrótszych szybkich rozbłysków radiowych, jakie kiedykolwiek odkryto – Physics World

Astronomowie ogłaszają zbiór najkrótszych szybkich rozbłysków radiowych, jakie kiedykolwiek odkryto – Physics World

Znacznik czasu: 24 lipca 2023 9:00

Teleskop Zielonego Banku
Oko na niebie: astronomowie przejrzeli istniejące obserwacje wykonane przez Teleskop Green Bank w Wirginii Zachodniej (dzięki uprzejmości: Jay Young)

Astronomowie wykryliśmy najkrótsze szybkie błyski radiowe (FRB) w historii, z najkrótszymi trwającymi zaledwie pięć mikrosekund – tysiąc razy krócej niż oczekuje się od typowego FRB. Uważa się, że rozbłyski pochodzą z galaktyki oddalonej o jakieś trzy miliardy lat świetlnych, chociaż ich dokładna natura pozostaje nieznana.

FRB to tajemnicze, intensywne rozbłyski fal radiowych pochodzące spoza galaktyki. Co powoduje te rozbłyski, pozostaje niejasne od czasu ich odkrycia w 2007 roku. Uważa się jednak, że każdego dnia na Ziemię dociera ponad 10 000 FRB.

Zazwyczaj FRB trwa kilka milisekund, ale w 2022 roku astronom Kenzie Nimmo, który był wówczas w Holenderskim Instytucie Radioastronomii (ASTRON), a jego współpracownicy znaleźli dowody na rozbłyski w znacznie mniejszej skali czasowej. To pochodziło z w impulsach powtarzającego się źródła znanego jako FRB20200120E a odkrycie to skłoniło astronomów do zastanowienia się, czy możliwe byłoby istnienie FRB w znacznie krótszym czasie niezależnie od jakichkolwiek większych rozbłysków.

Aby to znaleźć, zespół z Holandii i USA skrupulatnie przekopał się przez istniejące obserwacje powtarzającego się źródła FRB 20121102A, które zostały wykonane przez Teleskop Green Bank w Wirginii Zachodniej, który ma 110-metrową sterowaną czaszę, największą na świecie. Odkryli 19 nowych rozbłysków, z których osiem było niezwykle krótkich, niezależnych, trwających od 15 do XNUMX mikrosekund.

„Pomimo drastycznie krótszych czasów trwania, te ultra FRB bardzo przypominają znacznie szersze rozbłyski” – powiedział główny autor astronoma ASTRON, Mark Snelders, który jest również na Uniwersytecie w Amsterdamie Świat Fizyki. „Odkryliśmy, że wiele właściwości jest takich samych”.

Uważam, że brakuje nam znacznej części wszystkich FRB, które uderzyły w Ziemię

Marka Sneldersa

Nie jest jasne, czy odkrycie faworyzuje konkretny model FRB, taki jak rozbłyskujący magnetar czy dżet akrecyjnej czarnej dziury. „Odkrycie wskazywałoby na obszar emisji w pobliżu magnetosfery dżetu magnetara lub czarnej dziury, a nie w jakimś miejscu zewnętrznym, takim jak szok” – teoretyk Briana Metzgera z Uniwersytetu Columbia, który nie był zaangażowany w badanie, powiedział Fizyka Świat.

Jednak, jak wskazuje Metzger, zamiast tego może być tak, że struktura czasowa FRB jest efektem otaczającego środowiska na propagację FRB, a nie wewnętrzną właściwością jego źródła. FRB 20121102A leży w gęstej, namagnesowanej mgławicy i niedawno wykazano, że propagacja fali FRB przez ten obszar może wpłynąć na jego strukturę czasową poprzez samomodulację, wytwarzając impulsy „podobne do naleśników” w mikrosekundowych skalach czasowych.

Brakujący ułamek

To odkrycie może zamiast tego uczyć nas o środowisku FRB, a nie o samym źródle. „Myślę, że jury wciąż nie wie, skąd pochodzi emisja FRB i co to oznacza dla centralnego silnika”, dodaje Metzger.

Odkrycie wskazuje również, że liczba 10 000 FRB docierających codziennie do Ziemi może wymagać korekty w górę: „Uważam, że brakuje nam znacznej części wszystkich FRB, które uderzają w Ziemię” – mówi Snelders. Dzieje się tak, ponieważ te krótkie zdarzenia nie były wcześniej odpowiednio wyszukiwane ze względu na ogromne niezbędne zasoby obliczeniowe.

Gdy FRB przemierzają ośrodek międzygwiezdny, ich różne częstotliwości rozmywają się w ciągu kilku sekund. Wykrywanie tych ekstremalnie krótkich impulsów wymaga zatem najpierw cofnięcia tego efektu poprzez wykonanie niezwykle kosztownych obliczeń zwanych „koherentną dedyspersją”.

Rzeczywiście, w swojej ostatniej pracy zespół przeszukał tylko 30 minut danych, co wciąż wymagało kilku miesięcy przetwarzania. Mimo to Snelders jest niewzruszony. „Nasza grupa badawcza z pewnością zmieni naszą strategię obserwacji i poszukiwań dla przyszłych projektów, a inne grupy badawcze powinny zrobić to samo” – dodaje.

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki