Hurtige radioudbrud kan udløses hvert sekund

Når hurtig radio brister, eller FRB'er, blev først opdaget i 2001, astronomer havde aldrig set noget lignende før. Siden da, astronomer har fundet et par dusin FRB'er, men de ved stadig ikke, hvad der forårsager disse hurtige og kraftige udbrud af radioemission.

For første gang, to astronomer fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) har estimeret, hvor mange FRB'er der skulle forekomme over hele det observerbare univers. Deres arbejde indikerer, at mindst én FRB afgår et sted hvert sekund.

"Hvis vi har ret i, at en så høj frekvens af FRB'er sker på et givet tidspunkt, du kan forestille dig, at himlen er fyldt med blink som paparazzi, der tager billeder af en berømthed, " sagde Anastasia Fialkov fra CfA, der ledede undersøgelsen. "I stedet for lyset kan vi se med vores øjne, disse blink kommer i radiobølger."

For at lave deres skøn, Fialkov og medforfatter Avi Loeb antog, at FRB 121102, et hurtigt radioudbrud placeret i en galakse omkring 3 milliarder lysår væk, er repræsentativ for alle FRB'er. Fordi denne FRB har produceret gentagne udbrud siden dens opdagelse i 2002, astronomer har været i stand til at studere det meget mere detaljeret end andre FRB'er. Ved at bruge disse oplysninger, de projekterede, hvor mange FRB'er, der ville eksistere på tværs af hele himlen.

"I den tid det tager dig at drikke en kop kaffe, hundredvis af FRB'er kan være gået af et sted i universet, " sagde Avi Loeb. "Hvis vi kan studere selv en brøkdel af dem godt nok, vi burde være i stand til at optrevle deres oprindelse."

Mens deres nøjagtige natur stadig er ukendt, de fleste videnskabsmænd tror, ​​at FRB'er stammer fra galakser milliarder af lysår væk. En førende idé er, at FRB'er er biprodukter af unge, hurtigt snurrende neutronstjerner med ekstraordinært stærke magnetfelter.

Fialkov og Loeb påpeger, at FRB'er kan bruges til at studere universets struktur og udvikling, uanset om deres oprindelse er fuldt ud forstået eller ej. En stor population af fjerne FRB'er kunne fungere som sonder af materiale over gigantiske afstande. Dette mellemliggende materiale slører signalet fra den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB), den resterende stråling fra Big Bang. En omhyggelig undersøgelse af dette mellemliggende materiale skulle give en forbedret forståelse af grundlæggende kosmiske bestanddele, såsom de relative mængder af almindeligt stof, mørkt stof og mørk energi, som påvirker, hvor hurtigt universet udvider sig.

FRB'er kan også bruges til at spore, hvad der nedbrød "tågen" af brintatomer, der gennemsyrede det tidlige univers til frie elektroner og protoner, da temperaturen kølede ned efter Big Bang. Det antages generelt, at ultraviolet (UV) lys fra de første stjerner rejste udad for at ionisere brintgassen, fjerner tågen og lader dette UV-lys slippe ud. At studere meget fjerne FRB'er vil give videnskabsfolk mulighed for at studere, hvor, hvornår og hvordan denne "genioniseringsproces" fandt sted.

"FRB'er er som utroligt kraftige lommelygter, som vi tror kan trænge igennem denne tåge og ses over store afstande, " sagde Fialkov. "Dette kunne give os mulighed for at studere 'daggry' af universet på en ny måde."

Forfatterne undersøgte også, hvor succesrige nye radioteleskoper - både dem, der allerede er i drift og dem, der er planlagt for fremtiden - kan være til at opdage et stort antal FRB'er. For eksempel, Square Kilometer Array (SKA), der i øjeblikket udvikles, vil være et kraftfuldt instrument til at detektere FRB'er. Den nye undersøgelse tyder på, at SKA over hele himlen kan være i stand til at detektere mere end én FRB i minuttet, der stammer fra det tidspunkt, hvor reionisering fandt sted.

Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), der for nylig begyndte at fungere, vil også være en kraftfuld maskine til at detektere FRB'er, selvom dens evne til at detektere udbruddene vil afhænge af deres spektrum, altså hvordan intensiteten af ​​radiobølgerne afhænger af bølgelængde. Hvis spektret af FRB 121102 er typisk, kan CHIME måske kæmpe med at opdage FRB'er. Imidlertid, for forskellige typer spektre vil CHIME lykkes.

Papiret af Fialkov og Loeb, der beskriver disse resultater, blev offentliggjort i september 10. 2017 udgave af The Astrofysiske tidsskriftsbreve , og er tilgængelig online.