Hurtige radioudbrud, drejninger og råb hjælper videnskabsmænd med at bestemme kilden til kosmiske eksplosioner

En international gruppe af astronomer har fundet ud af, at det Cornell University-opdagede hurtige radioudbrud FRB 121102 - en kort, gigantisk puls af radiobølger fra 3 milliarder lysår væk - passerer gennem et slør af magnetiseret plasma. Dette får de kosmiske eksplosioner til at "råbe og vride, ", som vil hjælpe forskerne med at bestemme kilden.

Forskningen er omtalt på forsiden af Natur , 11. januar.

"Råbet" repræsenterer udbruddene, og "vridningen" beskriver et fysisk fænomen kaldet Faraday-rotation, som opstår når radiobølger passerer gennem et magnetiseret plasma, forklarede James Cordes, George Feldstein professor i astronomi ved Cornell University. Måling af vridningen giver yderligere videnskabelige detaljer om oprindelsen af ​​FRB 121102. Dataene blev hentet fra Arecibo Observatory i Puerto Rico og bekræftet af Green Bank Observatory i West Virginia.

"Det er fjernmåling fra 3 milliarder lysår væk. Disse nye målinger giver os mulighed for at være meget mere specifikke omkring kildens umiddelbare omgivelser, sagde Cordes.

Når radiobølger passerer gennem magnetiseret plasma, polariseringsretningen ved forskellige radiofrekvenser bliver "snoet" af Faraday-rotationen.

Radioudbruddene fra FRB 121102 vrider sig til en sådan ekstrem - mere end 500 gange større enhver anden hurtig radioudbrud observeret til dato - at astronomer konkluderede, at udbruddene skal passere gennem et højt magnetfelt i tæt plasma, få videnskabsmænd til at tro, at den ungdommelige kilde til FRB 121102-udbruddene kan være tæt på et massivt sort hul i sin egen galakse eller en ung neutronstjerne vugget i en kraftig tåge eller en supernova-rest.

"Vi estimerer magnetfeltet og gasdensiteten omkring eksplosionskilden, og vi kan linke dem, for eksempel, med en model, der involverer en ung magnetar - en neutronstjerne med et særligt stort magnetfelt - til den centrale motor, der producerer udbruddene, " sagde Cordes. Radiokilden og dens miljø er unikke, hvilket indikerer en ny type objekt, der ikke tidligere er set.

Som et enormt aflytende øre på den dybe himmel, Arecibo Observatory er Jordens største radioteleskop med en enkelt blænde, indstillet til at finde pulsarer og forbigående kilder, og at observere alt fra galakser til objekter i solsystemet. Orkanen Maria beskadigede det i september, men observatoriet er ved at komme sig og fortsætter med at indhente videnskabelige data.

Laura Spitler, opdagede FRB 121102 i 2014 som postdoc-forsker, da hun gennemgik 2012-data fra Arecibo erhvervet af Pulsar Arecibo L-Band Feed Array-undersøgelsen, der søger efter pulsarer og forbigående kilder. Spitler fandt et mystisk udbrud, der varede tre tusindedele af et sekund. Hun arbejder nu som postdoktor for Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland.

Sidste år, Cornell-forskere og et globalt hold af astronomer afslørede den kosmologiske kilde til det sporadisk gentagne millisekunder lange hurtige radioudbrud. Det nuværende arbejde bygger på disse resultater.

Indtil for flere år siden, hurtige radioudbrud var et nyt fænomen uden nogen konventionel forklaring, sagde Shami Chatterjee, seniorforsker i astronomi hos Cornell. "Nye fænomener gør forskerne begejstrede. Det er som frisk puddersne på en skibakke, " sagde Chatterjee.

FRB 121102 producerer fantastisk energi, som jordbundne videnskabsmænd kan opdage, forklarede Cordes. I et lyn, der varer mindre end et millisekund, denne sprængningskilde udstråler nok energi til at svare til vores sols output i en hel dag.

"Det her er eksotisk. Hvis vi havde en af ​​disse på den anden side af vores egen galakse - Mælkevejen - ville det forstyrre radioen her på Jorden, og vi vil bemærke, da det ville mætte signalniveauerne på vores smartphones, " sagde han. "Hvad der end sker der er skræmmende. Vi ville ikke være der."