Астрономи вперше пов’язали таємничий швидкий радіосплеск із гравітаційними хвилями

Команда колег і я щойно опубліковані докази in Природа астрономії для того, що може створювати таємничі спалахи радіохвиль, що надходять із далеких галактик, відомих як швидкі спалахи радіо або FRB.

Два зіткнення нейтронні зірки— кожне надщільне ядро ​​зірки, що вибухнула, створило сплеск гравітаційних хвиль, коли вони злилися в «надмасивна нейтронна зірка. Команда виявила, що через дві з половиною години вони створили FRB, коли нейтронна зірка колапсувала в чорну діру.

Принаймні так ми думаємо. Ключовий доказ, який міг би підтвердити або спростувати нашу теорію — оптичний або гамма-спалах, що йде з напрямку швидкого радіоспалаху — зник майже чотири роки тому. За кілька місяців у нас може бути ще один шанс дізнатися, чи ми маємо рацію.

Коротко та потужно

FRB - це неймовірно потужні імпульси радіохвиль із космосу тривалістю приблизно тисячну частку секунди. Використовуючи дані радіотелескопа в Австралії, Australian Square Kilometer Array Pathfinder (АСКАП), виявили астрономи що більшість FRB походять із галактик, настільки далеких від світла мільярди років, щоб досягти нас. Але те, що викликає ці радіохвильові спалахи, з тих пір спантеличило астрономів початкове виявлення В 2007.

Найкращу підказку дає об’єкт у нашій галактиці, відомий як SGR 1935+2154. Це магнетари, яка є нейтронною зіркою з магнітними полями приблизно в трильйон разів сильнішими за магніт на холодильник. 28 квітня 2020 року він створив a сильний сплеск радіохвиль— подібний до FRB, але менш потужний.

Астрономи давно передбачили, що дві нейтронні зірки — подвійна — зливаються, утворюючи a Чорна діра має також створювати сплеск радіохвиль. Дві нейтронні зірки будуть дуже магнітними, а чорні діри не можуть мати магнітних полів. Ідея полягає в тому, що раптове зникнення магнітних полів, коли нейтронні зірки зливаються і колапсують у чорну діру, створює швидкий радіосплеск. Змінні магнітні поля створюють електричні поля — так більшість електростанцій виробляють електроенергію. І величезна зміна магнітних полів під час колапсу може спричинити інтенсивні електромагнітні поля FRB.

The Search for Smoking Gun

Щоб перевірити цю ідею, Олександра Морояну, студентка магістратури Університету Західної Австралії, шукала злиті нейтронні зірки, виявлені Обсерваторією гравітаційних хвиль лазерного інтерферометра (ЛІГО) в США. Гравітаційні хвилі, які шукає LIGO, — це брижі в просторі-часі, що утворюються в результаті зіткнень двох масивних об’єктів, таких як нейтронні зірки.

LIGO знайшов злиття двох подвійних нейтронних зірок. Головне, другий, відомий як GW190425, сталося, коли подзвонив новий телескоп FRB- Hunting ЧЕЙМ також був оперативним. Однак, будучи новим, CHIME знадобилося два роки щоб опублікувати свою першу партію даних. Коли це сталося, Морояну швидко визначив виклик швидкого радіовибуху FRB 20190425A який стався лише через дві з половиною години після GW190425.

Як би це не було захоплююче, виникла проблема: у той час працював лише один із двох детекторів LIGO, тому дуже невизначено звідки саме взявся GW190425. Насправді була п’ятивідсоткова ймовірність того, що це міг бути просто збіг.

Гірше того ферми Супутник, який міг виявити гамма-промені від злиття — «димяча зброя», що підтверджує походження GW190425 — був заблоковано Землею в той час.

Навряд чи це буде збігом обставин

Однак критичною підказкою було те, що FRB відстежують загальну кількість газу, який вони пройшли. Ми знаємо це, оскільки високочастотні радіохвилі поширюються крізь газ швидше, ніж низькочастотні хвилі, тому різниця в часі між ними говорить нам про кількість газу.

Тому що ми знаємо середня щільність газу Всесвіту, ми можемо пов’язати цей вміст газу з відстанню, яка відома як Співвідношення Маккварта. І відстань, яку пройшов FRB 20190425A, майже ідеально збігалася з відстанню до GW190425. Бінго!

Отже, ми виявили джерело всіх FRB? Ні. У Всесвіті недостатньо нейтронних зірок, що зливаються, щоб пояснити кількість FRB — деякі все ще повинні походити від магнетарів, як це було в SGR 1935+2154.

І навіть маючи докази, все ще є ймовірність 1 із 200, що все це може бути величезним збігом. Однак LIGO та два інших детектори гравітаційних хвиль, Діва та КАГРА, буде знову ввімкнути у травні цього року, і бути більш чутливим, ніж будь-коли, у той час як CHIME і інші радіотелескопи готові негайно виявити будь-які FRB від злиття нейтронних зірок.

За кілька місяців ми можемо з’ясувати, чи ми зробили ключовий прорив, чи це був лише блискавка.

Кленсі В. Джеймс висловлює подяку Олександрі Морояну, провідному автору дослідження; його співавтори Лінцін Вень, Фіона Пантер, Манодж Ковалем (Університет Західної Австралії), Бін Чжан і Шунке Ай (Університет Невади); і його покійного наставника Жана-П'єра Маккара, який експериментально перевірив співвідношення між газом і відстанню, яке тепер названо на його честь.

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Зображення Фото: CSIRO/Олексій Черній

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://singularityhub.com/2023/03/30/for-the-first-time-astronomers-have-linked-a-mysterious-fast-radio-burst-with-gravitational-waves/