Överraskande koppling upptäckt mellan snabba radioskurar och jordbävningar – Physics World

Forskare i Japan har funnit slående likheter mellan det statistiska beteendet hos upprepade snabba radioskurar (FRB) och jordbävningar.

FRB är korta, intensiva utbrott av radiovågor utanför vår galax. Även om dessa skurar vanligtvis varar några millisekunder, har astronomer också hittat skurar tusen gånger kortare.

FRB:er är i stort sett uppdelade i två kategorier: upprepande FRB-källor och "engångs" FRB:er, som ännu inte har upprepats. Huruvida alla FRB-källor upprepar sig förblir en öppen fråga.

I sin studie använde astrofysikerna Tomonori Totani och Yuya Tsuzuki från University of Tokyo en datauppsättning med 7000 skurar från tre upprepade källor. Uppgifterna togs av radioastronomer med hjälp av Arecibo observatorium i Puerto Rico och Femhundra meter öppningssfärisk Teleskop i sydvästra Kina.

En av dessa källor – FRB20121102A – ligger över tre miljarder ljusår bort och var den första upptäckta FRB-repeatern.

Duon fann att ankomsttiderna för skurar från FRB20121102A visade en hög grad av korrelation, med många fler skurar som anlände inom en sekund från varandra än vad som skulle förväntas om genereringen av skurar var helt slumpmässigt. Denna korrelation försvann vid längre tidsskalor, med skurar separerade med över en sekund som kom helt slumpmässigt.

De drog likheter med detta beteende till hur jordbävningar producerar sekundära efterskalv under timmarna eller dagarna efter en tremor, men sedan blir helt oförutsägbara när en episod av efterskalv passerar.

Dessutom fann de att graden av dessa FRB "efterskalv" följer samma Omori-Utsu-lag som kännetecknar förekomsten av jordbävningsefterskalv på jorden. Lagen säger att kort efter en stor jordbävning förblir frekvensen av efterskalv konstant under en kort period av minuter till timmar, varefter frekvensen av efterskalv sjunker och avtar ungefär som det omvända till tiden sedan huvudchocken.

De fann att varje utbrott hade en 10-50% chans att producera ett efterskalv, beroende på dess källa. Denna sannolikhet förblev konstant, även när FRB-aktiviteten plötsligt ökade i en given episod. Jordbävningar visar liknande beteenden, deras efterskalvfrekvenser förblir konstanta även om den övergripande jordbävningsaktiviteten förändras inom en region.

Det finns dock en stor skillnad mellan FRB och jordbävningar. Medan efterskalv efter jordbävningar tenderar att vara systematiskt svagare än huvudchocken, har tidskorrelerade FRB helt okorrelerade energier. Detta betyder att det för FRB:er i princip inte finns någon skillnad mellan en "förschock" och en "efterschock", eftersom huvudchocken inte sticker ut.

I en galax långt, långt borta

Totani påpekar dock att detta kan bero på det begränsade dynamiska omfånget i FRB-data jämfört med jordbävningar: de flesta FRB är mycket svaga och ligger bara något över detektionsgränsen.

Av de många teorier som förklarar ursprunget till FRB, magnetarer – neutronstjärnor med exceptionellt starka magnetfält – har blivit ett ledande alternativ.

Detta beror på att den fasta skorpan av neutronstjärnor, som omger en superflytande kärna, plötsligt kan släppa upp uppbyggda spänningar av stjärnbävningar som sedan leder till FRB, precis som tektoniska plattor producerar jordbävningar när de skiftar runt jordens flytande mantel. Och så, "Det var ganska naturligt att jämföra repeater FRBs och jordbävningar," sa Totani Fysikvärlden.

Astronomer tillkännager de kortaste snabba radioskurarna som någonsin upptäckts

Arbetet kompletterar också tidigare rön från astronomer i Kina 2018 som visade att Gutenberg-Richters jordbävningslag skulle kunna tillämpas på energidistributionen av FRB. Lagen uttrycker ett förhållande för det totala antalet skalv som förväntas över en viss energi inom en given tid och plats.

Faktum är att även om FRB kan verka ofarliga händelser jämfört med jordbävningar, är de allt annat än ofarliga. De svagaste FRB som någonsin upptäckts släppte fortfarande ut över en miljard gånger mer energi än magnituden 9.5 Jordbävningen i Valdivia 1960 i Chile – den kraftigaste jordbävningen någonsin.

Det finns också FRB som är ytterligare 10 miljoner gånger starkare, som australiensiska radioastronomer rapporterade på onsdag när de upptäckte en FRB som tog ungefär åtta miljarder år att nå jorden – den längsta explosion som någonsin upptäckts.

Totani planerar nu att tillämpa matematiska modeller från jordbävningsstudier på FRB-data, i hopp om att reta ut tips om egenskaperna hos kärnämne i neutronstjärnor.

Forskningen beskrivs i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/surprising-link-discovered-between-fast-radio-bursts-and-earthquakes/