Phát hiện mối liên hệ đáng ngạc nhiên giữa các vụ nổ sóng vô tuyến nhanh và động đất – Vật lý Thế giới

Phát hiện mối liên hệ đáng ngạc nhiên giữa các vụ nổ sóng vô tuyến nhanh và động đất – Vật lý Thế giới

Dấu thời gian: 21 tháng 2023 năm 5 00:XNUMX sáng

đài thiên văn Arecibo
Xu hướng chung: các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo đã sử dụng dữ liệu do kính viễn vọng như đài quan sát Arecibo ở Puerto Rico (ảnh chụp ở đây năm 2019) thu thập để phát hiện ra những điểm tương đồng giữa các vụ nổ sóng vô tuyến nhanh và động đất (Courtesy: UCF)

Các nhà nghiên cứu ở Nhật Bản đã tìm thấy những điểm tương đồng đáng chú ý giữa đặc tính thống kê của việc lặp lại các vụ nổ sóng vô tuyến nhanh (FRB) và động đất.

FRB là những đợt bùng phát sóng vô tuyến ngắn và dữ dội từ bên ngoài thiên hà của chúng ta. Trong khi những vụ nổ này thường kéo dài vài mili giây, các nhà thiên văn học cũng đã tìm thấy những vụ nổ ngắn hơn một ngàn lần.

FRB được chia thành hai loại: nguồn FRB lặp lại và FRB “một lần”, chưa lặp lại. Liệu tất cả các nguồn FRB có lặp lại hay không vẫn là một câu hỏi mở.

Trong nghiên cứu của họ, các nhà vật lý thiên văn Tomonori Totani và Yuya Tsuzuki từ Đại học Tokyo đã sử dụng bộ dữ liệu gồm 7000 vụ nổ từ ba nguồn lặp lại. Dữ liệu được thu thập bởi các nhà thiên văn vô tuyến bằng cách sử dụng Arecibo đài thiên văn ở Puerto Rico và Khẩu độ năm trăm mét hình cầu Tkính thiên văn ở phía tây nam Trung Quốc.

Một trong những nguồn này – FRB20121102A – nằm cách chúng ta hơn ba tỷ năm ánh sáng và là thiết bị lặp FRB đầu tiên được phát hiện.

Bộ đôi này nhận thấy rằng thời gian đến của các chùm từ FRB20121102A cho thấy mức độ tương quan cao, với số lượng các chùm đến cách nhau một giây nhiều hơn dự kiến ​​nếu việc tạo ra các chùm là hoàn toàn ngẫu nhiên. Mối tương quan này mờ dần ở khoảng thời gian dài hơn, với các đợt cách nhau hơn một giây đến hoàn toàn ngẫu nhiên.

Họ đã rút ra những điểm tương đồng với hành vi này ở chỗ các trận động đất tạo ra các dư chấn thứ cấp trong vài giờ hoặc vài ngày sau một cơn chấn động, nhưng sau đó trở nên hoàn toàn không thể đoán trước được khi một đợt dư chấn đi qua.

Hơn nữa, họ phát hiện ra rằng tốc độ của các “dư chấn” FRB này tuân theo cùng định luật Omori-Utsu đặc trưng cho sự xuất hiện của các dư chấn động đất trên Trái đất. Định luật quy định rằng ngay sau một trận động đất lớn, tốc độ dư chấn không đổi trong một khoảng thời gian ngắn từ vài phút đến vài giờ, sau đó tốc độ dư chấn giảm xuống, giảm dần theo thời gian nghịch đảo kể từ trận động đất chính.

Họ phát hiện ra rằng mỗi vụ nổ có 10-50% khả năng tạo ra dư chấn, tùy thuộc vào nguồn của nó. Khả năng này vẫn không đổi, ngay cả khi hoạt động FRB đột ngột tăng lên trong một tập phim nhất định. Động đất có những hành vi tương tự, tốc độ dư chấn của chúng không đổi ngay cả khi hoạt động động đất tổng thể thay đổi trong một khu vực.

Tuy nhiên, có một sự khác biệt lớn giữa FRB và động đất. Trong khi các cơn dư chấn của trận động đất có xu hướng yếu hơn một cách có hệ thống so với cú sốc chính thì các FRB tương quan với thời gian có năng lượng hoàn toàn không tương quan. Điều này có nghĩa là đối với FRB về cơ bản không có sự khác biệt giữa “tiền chấn động” và “dư chấn” vì cú sốc chính không nổi bật.

Trong một thiên hà xa, rất xa

Tuy nhiên, Totani chỉ ra rằng điều này có thể là do phạm vi động học hạn chế trong dữ liệu FRB so với động đất: hầu hết các FRB đều rất mờ nhạt, chỉ cao hơn một chút so với giới hạn phát hiện.

Trong số rất nhiều lý thuyết giải thích nguồn gốc của FRB, nam châm – sao neutron có từ trường đặc biệt mạnh – đã trở thành một lựa chọn hàng đầu.

Điều này là do lớp vỏ rắn của các sao neutron, bao quanh lõi siêu lỏng, có thể đột ngột giải phóng ứng suất tích tụ do các trận động đất, sau đó dẫn đến FRB, giống như các mảng kiến ​​​​tạo tạo ra động đất khi chúng dịch chuyển quanh lớp phủ chất lỏng của Trái đất. Vì vậy, “Việc so sánh FRB lặp lại và động đất là điều khá tự nhiên,” Totani nói. Thế giới vật lý.

Công trình này cũng bổ sung thêm những phát hiện trước đó từ nhà thiên văn học ở Trung Quốc năm 2018 ai đã chỉ ra rằng Luật động đất Gutenberg-Richter có thể được áp dụng để phân phối năng lượng của FRB. Định luật thể hiện mối quan hệ của tổng số trận động đất dự kiến ​​trên một năng lượng nhất định trong một thời gian và địa điểm nhất định.

Thật vậy, mặc dù FRB có vẻ là những hiện tượng vô hại so với động đất nhưng chúng lại không hề vô hại. Các FRB yếu nhất từng được phát hiện vẫn giải phóng năng lượng gấp hơn một tỷ lần so với cường độ 9.5 Trận động đất ở Valdivia năm 1960 ở Chile – trận động đất mạnh nhất được ghi nhận.

Ngoài ra còn tồn tại các FRB mạnh hơn 10 triệu lần, theo báo cáo của các nhà thiên văn vô tuyến Úc vào thứ Tư khi họ phát hiện ra một FRB phải mất khoảng XNUMX tỷ năm mới đến được Trái đất – vụ nổ xa nhất từng được phát hiện.

Totani hiện có kế hoạch áp dụng các mô hình toán học từ nghiên cứu động đất vào dữ liệu FRB, hy vọng tìm ra những gợi ý về tính chất của vật chất hạt nhân trong các sao neutron.

Nghiên cứu được mô tả trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý