ความเชื่อมโยงที่น่าประหลาดใจที่ค้นพบระหว่างการระเบิดของวิทยุอย่างรวดเร็วและแผ่นดินไหว - โลกฟิสิกส์

ความเชื่อมโยงที่น่าประหลาดใจที่ค้นพบระหว่างการระเบิดของวิทยุอย่างรวดเร็วและแผ่นดินไหว - โลกฟิสิกส์

ประทับเวลา: 21 ตุลาคม 2023 5:00 น.

หอดูดาวอาเรซีโบ
แนวโน้มทั่วไป: นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวได้ใช้ข้อมูลที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ เช่น หอดูดาวอาเรซิโบในเปอร์โตริโก (ภาพที่นี่ในปี 2019) เพื่อเปิดเผยความคล้ายคลึงกันระหว่างการระเบิดของคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็วและแผ่นดินไหว (เอื้อเฟื้อโดย: UCF)

นักวิจัยในญี่ปุ่นพบความคล้ายคลึงกันอย่างเห็นได้ชัดระหว่างพฤติกรรมทางสถิติของการระเบิดวิทยุเร็ว (FRB) ซ้ำๆ กับแผ่นดินไหว

FRB เป็นคลื่นวิทยุที่เข้มข้นและรุนแรงจากนอกกาแล็กซีของเรา แม้ว่าการระเบิดเหล่านี้มักกินเวลาไม่กี่มิลลิวินาที แต่นักดาราศาสตร์ก็พบการระเบิดเช่นกัน สั้นลงเป็นพันเท่า.

FRB แบ่งกว้างๆ ออกเป็นสองประเภท: แหล่ง FRB ซ้ำ และ FRB "ครั้งเดียว" ซึ่งยังไม่ได้เกิดซ้ำ แหล่งที่มาของ FRB ทั้งหมดซ้ำหรือไม่ยังคงเป็นคำถามเปิด

ในการศึกษา นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ โทโมโนริ โททานิ และ ยูยะ ซึซึกิ จากมหาวิทยาลัยโตเกียว ใช้ชุดข้อมูลการระเบิด 7000 ครั้งจากแหล่งที่ซ้ำกันสามแหล่ง ข้อมูลนี้ถ่ายโดยนักดาราศาสตร์วิทยุโดยใช้ คคิ หอดูดาวในเปอร์โตริโกและ รูรับแสงทรงกลมขนาดห้าร้อยเมตรกล้องโทรทรรศน์ทางตะวันตกเฉียงใต้ของจีน

หนึ่งในแหล่งกำเนิดเหล่านี้ - FRB20121102A - อยู่ห่างออกไปมากกว่าสามพันล้านปีแสงและเป็นแหล่งทวนสัญญาณ FRB แรกที่ค้นพบ

ทั้งคู่พบว่าเวลาที่มาถึงของการระเบิดจาก FRB20121102A แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ในระดับสูง โดยที่การระเบิดแต่ละครั้งจะเกิดขึ้นภายในเวลาไม่กี่วินาทีจากกันมากกว่าที่คาดไว้ หากการเกิดการระเบิดนั้นเกิดขึ้นแบบสุ่มโดยสมบูรณ์ ความสัมพันธ์นี้จางหายไปในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้น โดยการระเบิดที่แยกจากกันมากกว่าหนึ่งวินาทีมาถึงแบบสุ่มโดยสมบูรณ์

พวกเขามีความคล้ายคลึงกับพฤติกรรมนี้ว่าแผ่นดินไหวทำให้เกิดอาฟเตอร์ช็อกครั้งที่สองในเวลาไม่กี่ชั่วโมงหรือหลายวันหลังเกิดแรงสั่นสะเทือน แต่จะคาดเดาไม่ได้โดยสิ้นเชิงเมื่ออาฟเตอร์ช็อกผ่านไป

ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขาพบว่าอัตราของ “อาฟเตอร์ช็อก” FRB เหล่านี้เป็นไปตามกฎหมาย Omori-Utsu เดียวกันกับที่กำหนดลักษณะการเกิดอาฟเตอร์ช็อกแผ่นดินไหวบนโลก กฎหมายระบุว่าหลังจากเกิดแผ่นดินไหวใหญ่ไม่นาน อัตราอาฟเตอร์ช็อกจะคงที่ในช่วงเวลาสั้นๆ จากนาทีถึงชั่วโมง หลังจากนั้นอัตราอาฟเตอร์ช็อกจะลดลง โดยจะค่อยๆ ลดลงตามเวลานับตั้งแต่เกิดแผ่นดินไหวหลัก

พวกเขาพบว่าการระเบิดแต่ละครั้งมีโอกาส 10-50% ที่จะทำให้เกิดอาฟเตอร์ช็อก ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มา โอกาสนี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่ากิจกรรม FRB จะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันในตอนที่กำหนดก็ตาม แผ่นดินไหวแสดงพฤติกรรมที่คล้ายกัน อัตราอาฟเตอร์ช็อกจะคงที่ แม้ว่ากิจกรรมแผ่นดินไหวโดยรวมจะเปลี่ยนแปลงภายในภูมิภาคก็ตาม

อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่งระหว่าง FRB และแผ่นดินไหว ในขณะที่แผ่นดินไหวอาฟเตอร์ช็อกมีแนวโน้มที่จะอ่อนแรงกว่าแผ่นดินไหวหลักอย่างเป็นระบบ แต่ FRB ที่สัมพันธ์กับเวลาก็มีพลังงานที่ไม่สัมพันธ์กันโดยสิ้นเชิง ซึ่งหมายความว่าสำหรับ FRB นั้นไม่มีความแตกต่างระหว่าง "พรีช็อต" และ "อาฟเตอร์ช็อก" เลย เนื่องจากแรงกระแทกหลักไม่โดดเด่น

ในกาแล็กซี่อันไกลโพ้น

อย่างไรก็ตาม โททานิชี้ให้เห็นว่านี่อาจเป็นเพราะช่วงไดนามิกที่จำกัดในข้อมูล FRB เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นดินไหว: FRB ส่วนใหญ่จะจางมาก โดยอยู่เหนือขีดจำกัดการตรวจจับเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

จากหลายทฤษฎีที่อธิบายต้นกำเนิดของ FRB แมกนีทาร์ - ดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กแรงเป็นพิเศษ - ได้กลายเป็นทางเลือกหนึ่งชั้นนำ.

เนื่องจากเปลือกแข็งของดาวนิวตรอนซึ่งล้อมรอบแกนกลางของไหลยิ่งยวดสามารถปลดปล่อยความเครียดที่ก่อตัวขึ้นโดยฉับพลันจากแผ่นดินไหวที่ทำให้เกิด FRB ได้ เช่นเดียวกับแผ่นเปลือกโลกที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหวในขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวไปรอบๆ เนื้อโลกที่เป็นของเหลว ดังนั้น "มันค่อนข้างเป็นเรื่องปกติที่จะเปรียบเทียบ FRB ที่เกิดซ้ำกับแผ่นดินไหว" Totani กล่าว โลกฟิสิกส์.

งานนี้ยังได้เพิ่มผลการวิจัยก่อนหน้านี้จาก นักดาราศาสตร์ในประเทศจีน พ.ศ. 2018 ซึ่งแสดงให้เห็นว่า กฎหมายแผ่นดินไหวกูเทนแบร์ก-ริกเตอร์ สามารถนำไปใช้กับการกระจายพลังงานของ FRB ได้ กฎหมายแสดงความสัมพันธ์ของจำนวนแผ่นดินไหวทั้งหมดที่คาดไว้เหนือพลังงานบางอย่างภายในเวลาและสถานที่ที่กำหนด

แท้จริงแล้ว แม้ว่า FRB อาจดูเหมือนเหตุการณ์ที่ไม่เป็นอันตรายเมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นดินไหว แต่ก็ไม่เป็นอันตรายแต่อย่างใด ที่ FRB ที่อ่อนแอที่สุดเท่าที่เคยตรวจพบ ยังคงปล่อยพลังงานมากกว่าขนาด 9.5 พันล้านเท่า 1960 แผ่นดินไหวที่วาลดิเวีย ในชิลี - แผ่นดินไหวที่ทรงพลังที่สุดเป็นประวัติการณ์

นอกจากนี้ยังมี FRB ที่แข็งแกร่งกว่าอีก 10 ล้านเท่า ตามที่นักดาราศาสตร์วิทยุชาวออสเตรเลียรายงาน เมื่อวันพุธที่ เมื่อพวกเขาค้นพบ FRB ที่ใช้เวลาแปดพันล้านปีเพื่อมายังโลก ซึ่งเป็นการระเบิดที่ไกลที่สุดเท่าที่เคยตรวจพบ

ขณะนี้ Totani วางแผนที่จะใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์จากการศึกษาแผ่นดินไหวกับข้อมูล FRB โดยหวังว่าจะบอกใบ้เกี่ยวกับคุณสมบัติของสสารนิวเคลียร์ในดาวนิวตรอน

งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์.

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์