Hvordan videnskabsmænd arbejder sammen om at løse et af universets mysterier

Et af de mest forvirrende gåder i moderne astrofysik er karakteren af ​​Fast Radio Bursts, som blev opdaget i 2007. Disse er tilsyneladende sjældne, ekstremt lyse lysglimt med radiobølgelængder. De varer kun millisekunder; stammer uden for vores galakse, Mælkevejen; kommer fra områder med enormt stærke magnetfelter; og passere gennem en betydelig mængde gas eller støv, før de når Jorden.

Alle disse kendsgerninger kan få det til at lyde, som om videnskabsmænd ved meget om hurtige radioudbrud. I virkeligheden, det gør vi ikke. For eksempel, selvom vi ved, at de ikke er fra vores galakse, vi ved ikke præcis, hvor de kommer fra. Vi ved ikke, hvad der forårsager dem. Og vi er ikke sikre på, om de kan være nyttige som kosmologiske standarder til at måle vores univers' egenskaber i stor skala.

Dusinvis af teorier om hurtige radioudbrud er blevet foreslået. Nogle er i overensstemmelse med standardfysik. Andre er mere eksotiske, inklusive kosmiske strenge – hypotetiske, endimensionelle strukturer dannet i det tidlige univers – eller endda rettere bizart:en teori antyder, at rumvæsner er ansvarlige.

Nu, i et forsøg på at opdage sandheden om Fast Radio Bursts, vi har lavet et katalog, der viser hver teori, sammen med dets fordele og ulemper. Forskere fra hele verden kan veje ind, og nye data og opdagelser vil blive tilføjet under hele processen.

Nogle af disse data vil komme fra projekter på det afrikanske kontinent, som Hydrogen Intensity and Real-time Analysis eXperient (HIRAX), MeerKAT, og Square Kilometer Array (SKA), som forventes at opdage og lokalisere tusindvis af Hurtige Radio Bursts.

Denne platform vil producere en stor viden. Det vil også give værdifuld indsigt i videnskabelig sociologi, når internationale forskere arbejder sammen og i sidste ende, vi håber, identificere den mest acceptable model.

En række teorier

Måske netop fordi de er så uhåndgribelige, Hurtige radioudbrud har fået meget opmærksomhed fra astronomer, astrofysikere, kosmologer, og fysikere i årene siden deres opdagelse.

Det er de vigtigste teorier, der er opstået indtil videre.

• Hurtige radioudbrud involverer typer neutronstjerner, såsom pulsarer (som roterer hurtigt) eller magnetarer (som er stærkt magnetiserede). Dette er nok de mest plausible teorier, da neutronstjerners iboende og ekstremt store magnetfelter naturligt kan opfylde energikravene til Fast Radio Bursts.
• Sammensmeltningen af ​​astronomiske legemer (såsom sorte huller, neutronstjerner og hvide dværge) og deres sammenbrud, er blevet foreslået som en mulig oprindelse for Fast Radio Bursts.

I sådanne processer, enorme mængder energi frigives over korte tidsskalaer. Dette kunne muligvis skabe stråling svarende til hurtige radioudbrud.

• nogle af de mere eksotiske modeller har et mere teoretisk grundlag. De involverer hypotetiske objekter såsom kvarkstjerner (kvarker er de subatomare partikler, der udgør neutroner og protoner), axionstjerner (aksioner er ekstremt lette, hypotetiske subatomære partikler), og mørkt stof:det hypotetiske, uobserveret stof, der menes at tegne sig for 27 % af universets samlede stofindhold.
• En anden ret usandsynlig teori er, at Hurtige Radio Bursts lyner ned på pulsarer.

Og så er der forslaget om, at hurtige radioudbrud er bevis på rumvæsener. Det er bestemt den mest usædvanlige af de foreslåede teorier, men det kan ikke udelukkes som en mulighed endnu.

Selvom det er usandsynligt, Hurtige radioudbrud kan være signaler fra et beacon, der er sat op af en udenjordisk civilisation, eller måske fra lette sejl, der udnytter fotoner til at rejse på tværs af galaksen.

Der er en bemærkelsesværdig variation i disse modeller, og det er hårdt arbejde at indsnævre mulighederne og nå til konsensus. Af de 50 teorier eller modeller, der er foreslået til dato, kun tre er blevet elimineret. Det var det, der fik os til at oprette kataloget og invitere til engagement fra det bredere videnskabelige samfund.

Platform for debat

Det er ikke nogen nem opgave at få videnskabsmænd til at tale med hinanden om hurtige radioudbrud. Det skyldes, at de pågældende videnskabsmænd har forskellige specialiseringer og er fra hele verden.

Onlinekataloget giver en passende og tilgængelig platform for diskussion, debat, og videndeling. Der er også en sporbar historie, hvilket giver os mulighed for at studere, hvordan vi som mennesker arbejder sammen om at løse videnskabelige problemer – og måske hvordan denne proces kan optimeres i fremtiden.

En del af vores motivation, som teoretiske fysikere, var at udvikle dette engagement og dykke ned i os selv. Problemerne er rige, og vandet er dybt.

Data om Hurtige Radio Bursts begynder at strømme ind nu, takket være sådanne spilskiftere som MeerKAT og HIRAX. Efterhånden som den ankommer, undersøges og artikler udgives, vi vil være i stand til at begynde at udelukke teorier og grave dybere ned i levedygtige teorier. Inden for fem år, dette mysterium kunne løses.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.