Odkryto zaskakujący związek między szybkimi rozbłyskami radiowymi a trzęsieniami ziemi – Świat Fizyki

Naukowcy z Japonii odkryli uderzające podobieństwa między statystycznym zachowaniem powtarzających się szybkich rozbłysków radiowych (FRB) a trzęsieniami ziemi.

FRB to krótkie, intensywne rozbłyski fal radiowych spoza naszej galaktyki. Chociaż takie rozbłyski trwają zwykle kilka milisekund, astronomowie również je odkryli tysiąc razy krócej.

FRB dzieli się ogólnie na dwie kategorie: powtarzające się źródła FRB i „jednorazowe” FRB, które jeszcze się nie powtórzyły. Pytaniem otwartym pozostaje, czy wszystkie źródła FRB się powtarzają.

W swoich badaniach astrofizycy Tomonori Totani i Yuya Tsuzuki z Uniwersytetu Tokijskiego wykorzystali zbiór danych obejmujący 7000 rozbłysków z trzech powtarzających się źródeł. Dane zostały zebrane przez radioastronomów za pomocą teleskopu Arecibo obserwatorium w Puerto Rico i Sferyczny T z aperturą pięciuset metrówteleskop w południowo-zachodnich Chinach.

Jedno z tych źródeł – FRB20121102A – znajduje się w odległości ponad trzech miliardów lat świetlnych i jest pierwszym odkrytym wzmacniaczem FRB.

Duet odkrył, że czasy nadejścia błysków z FRB20121102A wykazały wysoki stopień korelacji, przy czym znacznie więcej błysków pojawiało się w odstępie sekundy, niż można by się spodziewać, gdyby generowanie błysków było całkowicie losowe. Korelacja ta zanikała w dłuższych skalach czasowych, a impulsy oddzielone ponad sekundą pojawiały się całkowicie losowo.

Zauważyli podobieństwa w tym zachowaniu do trzęsień ziemi, które powodują wtórne wstrząsy wtórne w ciągu godzin lub dni po wstrząsie, ale które stają się całkowicie nieprzewidywalne po minięciu epizodu wstrząsów wtórnych.

Co więcej, odkryli, że częstość występowania „wstrząsów wtórnych” FRB jest zgodna z tym samym prawem Omori-Utsu, które charakteryzuje występowanie wstrząsów wtórnych po trzęsieniu ziemi na Ziemi. Prawo stanowi, że wkrótce po dużym trzęsieniu ziemi częstotliwość wstrząsów wtórnych pozostaje stała przez krótki okres od minut do godzin, po czym częstotliwość wstrząsów wtórnych spada, zanikając mniej więcej jako odwrotność czasu, jaki upłynął od głównego wstrząsu.

Odkryli, że każdy wybuch miał 10–50% szans na wywołanie wstrząsu wtórnego, w zależności od jego źródła. Prawdopodobieństwo to pozostawało stałe, nawet jeśli w danym odcinku aktywność FRB nagle wzrosła. Trzęsienia ziemi wykazują podobne zachowanie, częstotliwość ich wstrząsów wtórnych pozostaje stała, nawet jeśli ogólna aktywność trzęsień ziemi zmienia się w regionie.

Istnieje jednak jedna zasadnicza różnica pomiędzy FRB i trzęsieniami ziemi. Podczas gdy wstrząsy wtórne po trzęsieniu ziemi są systematycznie słabsze niż wstrząs główny, skorelowane w czasie FRB mają całkowicie nieskorelowane energie. Oznacza to, że w przypadku FRB zasadniczo nie ma różnicy między „wstrząsem wstępnym” a „wstrząsem wtórnym”, ponieważ szok główny nie wyróżnia się.

W odległej galaktyce

Totani zwraca jednak uwagę, że może to wynikać z ograniczonego zakresu dynamiki danych FRB w porównaniu z trzęsieniami ziemi: większość FRB jest bardzo słaba i jedynie nieznacznie przekracza granicę wykrywalności.

Spośród wielu teorii wyjaśniających pochodzenie FRB, magnetary – gwiazdy neutronowe o wyjątkowo silnym polu magnetycznym – stały się jedną z wiodących opcji.

Dzieje się tak dlatego, że stała skorupa gwiazd neutronowych, która otacza nadciekły rdzeń, może nagle uwolnić nagromadzone naprężenia w wyniku trzęsień gwiazd, które następnie prowadzą do FRB, podobnie jak płyty tektoniczne powodują trzęsienia ziemi, przesuwając się wokół ciekłego płaszcza Ziemi. „Porównanie powtarzalnych FRB i trzęsień ziemi było raczej naturalne” – powiedział Totani Świat Fizyki.

Astronomowie ogłaszają obserwację najkrótszych szybkich błysków radiowych, jakie kiedykolwiek odkryto

Praca stanowi także uzupełnienie wcześniejszych ustaleń z astronomowie w Chinach w 2018 r który wykazał, że Prawo trzęsienia ziemi Gutenberga-Richtera można zastosować do dystrybucji energii FRB. Prawo wyraża zależność na całkowitą liczbę spodziewanych wstrząsów powyżej określonej energii w danym czasie i miejscu.

Rzeczywiście, chociaż FRB mogą wydawać się nieszkodliwymi zdarzeniami w porównaniu z trzęsieniami ziemi, wcale nie są nieszkodliwe. The najsłabszy FRB, jaki kiedykolwiek wykryto nadal wyemitowała ponad miliard razy więcej energii niż magnituda 9.5 1960 trzęsienie ziemi Valdivia w Chile – najpotężniejsze trzęsienie ziemi w historii.

Jak podają australijscy radioastronomowie, istnieją również FRB, które są kolejne 10 milionów razy silniejsze w środę kiedy odkryli FRB, którego dotarcie do Ziemi zajęło około ośmiu miliardów lat – był to najdalszy rozbłysk, jaki kiedykolwiek wykryto.

Totani planuje teraz zastosować modele matematyczne z badań trzęsień ziemi do danych FRB, mając nadzieję, że uda mu się wyciągnąć wskazówki na temat właściwości materii jądrowej w gwiazdach neutronowych.

Badania opisano w Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/surprising-link-discovered-between-fast-radio-bursts-and-earthquakes/