Astronomer afslører nye – og forvirrende – funktioner i mystiske hurtige radioudbrud

Hurtige radioudbrud (FRB'er) er millisekunder lange kosmiske eksplosioner, der hver producerer den energi, der svarer til solens årlige output. Mere end 15 år efter de dybe rumimpulser af elektromagnetiske radiobølger første gang blev opdaget, fortsætter deres forvirrende natur med at overraske videnskabsmænd - og nyudgivet forskning uddyber kun mysteriet omkring dem.

I 21. september-udgaven af ​​tidsskriftet Nature , uventede nye observationer fra en række kosmiske hurtige radioudbrud fra et internationalt hold af videnskabsmænd - inklusive UNLV-astrofysiker Bing Zhang - udfordrer den fremherskende forståelse af den fysiske natur og centrale motor af FRB'er.

De kosmiske FRB-observationer blev foretaget i det sene forår 2021 ved hjælp af det massive fem hundrede meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) i Kina. Holdet, ledet af Heng Xu, Kejia Lee, Subo Dong fra Peking University og Weiwei Zhu fra National Astronomical Observatories of China, sammen med Zhang, opdagede 1.863 udbrud på 82 timer over 54 dage fra en aktiv hurtig radioburstkilde kaldet FRB 20201124A.

"Dette er den største prøve af FRB-data med polarisationsinformation fra en enkelt kilde", sagde Lee.

Nylige observationer af et hurtigt radioudbrud fra vores Mælkevejsgalakse tyder på, at det stammer fra en magnetar, som er en tæt, bystørrelse neutronstjerne med et utroligt kraftigt magnetfelt. Oprindelsen af ​​meget fjerne kosmologiske hurtige radioudbrud er på den anden side stadig ukendt. Og de seneste observationer får forskere til at stille spørgsmålstegn ved, hvad de troede, de vidste om dem.

"Disse observationer bragte os tilbage til tegnebrættet," sagde Zhang, der også fungerer som stiftende direktør for UNLVs Nevada Center for Astrofysik. "Det er klart, at FRB'er er mere mystiske, end vi har forestillet os. Der er behov for flere multi-bølgelængde observationskampagner for yderligere at afsløre arten af ​​disse objekter."

Det, der gør de seneste observationer overraskende for videnskabsmænd, er de uregelmæssige, kortvarige variationer af den såkaldte "Faraday-rotationsmåling", som er styrken af ​​magnetfeltet og tætheden af ​​partikler i nærheden af ​​FRB-kilden. Variationerne gik op og ned i løbet af de første 36 dages observation og stoppede pludselig i løbet af de sidste 18 dage før kilden slukkede.

"Jeg sidestiller det med at filme en film af omgivelserne af en FRB-kilde, og vores film afslørede et komplekst, dynamisk udviklende, magnetiseret miljø, som aldrig var forestillet før," sagde Zhang. "Sådan et miljø forventes ikke ligefrem for en isoleret magnetar. Noget andet kan være i nærheden af ​​FRB-motoren, muligvis en binær følgesvend," tilføjede Zhang.

For at observere værtsgalaksen i FRB gjorde holdet også brug af 10-m Keck-teleskoperne placeret ved Mauna Kea på Hawaii. Zhang siger, at unge magnetarer menes at opholde sig i aktive stjernedannende områder i en stjernedannende galakse, men det optiske billede af værtsgalaksen viser, at værtsgalaksen – uventet – er en metalrig spaltegalakse som vores Mælkevej . FRB-placeringen er i en region, hvor der ikke er nogen væsentlig stjernedannende aktivitet.

"Denne placering er ikke i overensstemmelse med en ung magnetisk centralmotor dannet under en ekstrem eksplosion, såsom et langt gammastråleudbrud eller en superluminous supernova, udbredt spekulerede stamfædre til aktive FRB-motorer," sagde Dong.

Undersøgelsen, "A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy", udkom den 21. september i tidsskriftet Nature og omfatter 74 medforfattere fra 30 institutioner. Ud over UNLV, Peking University og National Astronomical Observatories of China omfatter samarbejdsinstitutioner også Purple Mountain Observatory, Yunnan University, UC Berkeley, Caltech, Princeton University, University of Hawaii og andre institutioner fra Kina, USA, Australien, Tyskland og Israel. + Udforsk yderligere

Astronomer opdager spor, der afslører mysteriet med hurtige radioudbrud