Astronomii leagă pentru prima dată o explozie radio rapidă misterioasă cu undele gravitaționale

Eu și o echipă de colegi avem tocmai a publicat dovezi in Natura Astronomie pentru ceea ce ar putea produce explozii misterioase de unde radio care vin din galaxii îndepărtate, cunoscute sub numele de explozii rapide de radio sau FRB-uri.

Două se ciocnesc stele neutronice- fiecare nucleu superdens al unei stele explodate - a produs o explozie de unde gravitaționale atunci când s-au contopit într-un "stea neutronică supramasivă”.. Echipa a descoperit că două ore și jumătate mai târziu au produs un FRB când steaua neutronică s-a prăbușit într-o gaură neagră.

Sau așa credem noi. Dovada cheie care ar confirma sau respinge teoria noastră – un fulger optic sau cu raze gamma venite din direcția exploziei radio rapide – a dispărut cu aproape patru ani în urmă. În câteva luni, s-ar putea să avem o altă șansă să aflăm dacă avem dreptate.

Scurt și Puternic

FRB-urile sunt impulsuri incredibil de puternice de unde radio din spațiu, care durează aproximativ o miime de secundă. Folosind date de la un radiotelescop din Australia, Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), au descoperit astronomii că majoritatea FRB-urilor provin din galaxii atât de îndepărtate ia lumina miliarde de ani pentru a ajunge la noi. Dar ceea ce produce aceste explozii de unde radio i-a derutat pe astronomi de atunci o detecție inițială în 2007.

Cel mai bun indiciu vine de la un obiect din galaxia noastră cunoscut sub numele de SGR 1935+2154. E o magnetarilor, care este o stea neutronică cu câmpuri magnetice de aproximativ un trilion de ori mai puternice decât un magnet de frigider. Pe 28 aprilie 2020, a produs a explozie violentă de unde radio— similar cu un FRB, deși mai puțin puternic.

Astronomii au prezis de mult timp că două stele neutronice – o stele binară – se unesc pentru a produce a gaură neagră ar trebui să producă, de asemenea, o explozie de unde radio. Cele două stele neutronice vor fi foarte magnetice, iar găurile negre nu pot avea câmpuri magnetice. Ideea este că dispariția bruscă a câmpurilor magnetice atunci când stelele neutronice se unesc și se prăbușesc într-o gaură neagră produce o explozie radio rapidă. Câmpurile magnetice în schimbare produc câmpuri electrice - așa produc majoritatea centralelor electrice. Iar schimbarea uriașă a câmpurilor magnetice în momentul prăbușirii ar putea produce câmpurile electromagnetice intense ale unui FRB.

Căutarea pistolului fumegător

Pentru a testa această idee, Alexandra Moroianu, studentă la master la Universitatea din Australia de Vest, a căutat stele neutronice care fuzionează detectate de Observatorul undelor gravitaționale cu interferometru cu laser (LIGO) in Statele Unite ale Americii. Undele gravitaționale pe care LIGO le caută sunt ondulații în spațiu-timp, produse de ciocnirile a două obiecte masive, cum ar fi stelele neutronice.

LIGO a găsit două fuziuni binare de stele neutroni. În mod crucial, al doilea, cunoscut sub numele GW190425, a avut loc când un nou telescop de vânătoare FRB a sunat CHIME era și operațional. Cu toate acestea, fiind nou, CHIME a avut nevoie de doi ani pentru a elibera primul său lot de date. Când a făcut acest lucru, Moroianu a identificat rapid o rafală radio rapidă numită FRB 20190425A care a avut loc la numai două ore și jumătate după GW190425.

Oricât de interesant era, a existat o problemă – doar unul dintre cei doi detectoare LIGO funcționa în acel moment, ceea ce face foarte nesigur de unde tocmai venise GW190425. De fapt, au existat cinci procente de șanse ca aceasta să fie doar o coincidență.

Mai rău, cel Fermi satelitul, care ar fi putut detecta raze gamma de la fuziune — „pistolul fumegător” care confirmă originea lui GW190425 — a fost blocată de Pământ atunci.

Puțin probabil să fie o coincidență

Cu toate acestea, indiciul critic a fost că FRB-urile urmăresc cantitatea totală de gaz prin care au trecut. Știm acest lucru deoarece undele radio de înaltă frecvență călătoresc mai repede prin gaz decât undele de joasă frecvență, așa că diferența de timp dintre ele ne spune cantitatea de gaz.

Pentru că știm densitatea medie a gazelor din univers, putem lega acest conținut de gaz cu distanța, care este cunoscută sub numele de Relația Macquart. Și distanța parcursă de FRB 20190425A a fost o potrivire aproape perfectă pentru distanța până la GW190425. Bingo!

Deci, am descoperit sursa tuturor FRB-urilor? Nu. Nu există suficiente stele neutronice care fuzionează în univers pentru a explica numărul de FRB – unele trebuie să provină încă de la magnetare, așa cum a făcut SGR 1935+2154.

Și chiar și cu dovezile, există încă 1 din 200 de șanse ca toate acestea să fie o coincidență uriașă. Cu toate acestea, LIGO și alți doi detectoare de unde gravitaționale, Fecioară și KAGRA, voi reporniți în luna mai a acestui an, și fii mai sensibilă ca niciodată, în timp ce CHIME și alte radiotelescoape sunt gata să detecteze imediat orice FRB din fuziunile stelelor neutronice.

În câteva luni, s-ar putea să aflăm dacă am făcut o descoperire cheie – sau dacă a fost doar o fulgerare în tigaie.

Clancy W. James dorește să-i mulțumească pe Alexandra Moroianu, autoarea principală a studiului; coautorii săi, Linqing Wen, Fiona Panther, Manoj Kovalem (Universitatea din Australia de Vest), Bing Zhang și Shunke Ai (Universitatea din Nevada); și regretatul său mentor, Jean-Pierre Macquart, care a verificat experimental relația gaz-distanță, care acum poartă numele lui.

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

Credit imagine: CSIRO/Alex Cherney

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://singularityhub.com/2023/03/30/for-the-first-time-astronomers-have-linked-a-mysterious-fast-radio-burst-with-gravitational-waves/