Mærkeligt radioudbrud rejser nye spørgsmål

Astronomer har kun fundet det andet eksempel på en meget aktiv, gentagende hurtig radioburst (FRB) med en kompakt kilde til svagere, men vedvarende radioemission mellem bursts. Opdagelsen rejser nye spørgsmål om arten af ​​disse mystiske objekter og også om deres anvendelighed som redskaber til at studere arten af ​​det intergalaktiske rum. Forskerne brugte National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) og andre teleskoper til at studere objektet, som først blev opdaget i 2019.

Objektet, kaldet FRB 190520, blev fundet af fem hundrede meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) i Kina. Et udbrud fra objektet fandt sted den 20. maj 2019 og blev fundet i data fra det teleskop i november samme år. Opfølgende observationer med FAST viste, at den i modsætning til mange andre FRB'er udsender hyppige, gentagne udbrud af radiobølger.

Observationer med VLA i 2020 udpegede objektets placering, og det gjorde det muligt for observationer af synligt lys med Subaru-teleskopet på Hawaii at vise, at det er i udkanten af ​​en dværggalakse næsten 3 milliarder lysår fra Jorden. VLA-observationerne fandt også, at objektet konstant udsender svagere radiobølger mellem udbrud.

"Disse egenskaber får denne til at ligne den allerførste FRB, hvis position blev bestemt - også af VLA - tilbage i 2016," sagde Casey Law fra Caltech. Denne udvikling var et stort gennembrud og gav den første information om miljøet og afstanden til en FRB. Men dens kombination af gentagne bursts og vedvarende radioemission mellem bursts, der kommer fra et kompakt område, satte 2016-objektet, kaldet FRB 121102, bortset fra alle andre kendte FRB'er, indtil nu.

"Nu har vi to som denne, og det rejser nogle vigtige spørgsmål," sagde Law. Law er en del af et internationalt hold af astronomer, der rapporterer deres resultater i tidsskriftet Nature .

Forskellene mellem FRB 190520 og FRB 121102 og alle de andre styrker en tidligere foreslået mulighed for, at der kan være to forskellige slags FRB'er.

"Er dem, der gentager sig, forskellige fra dem, der ikke gør det? Hvad med den vedvarende radioemission - er det almindeligt?" sagde Kshitij Aggarwal, en kandidatstuderende ved West Virginia University (WVU).

Astronomerne foreslår, at der enten kan være to forskellige mekanismer, der producerer FRB'er, eller at de objekter, der producerer dem, kan virke forskelligt på forskellige stadier af deres udvikling. Førende kandidater til kilderne til FRB'er er de supertætte neutronstjerner, der er tilbage, efter at en massiv stjerne eksploderer som en supernova, eller neutronstjerner med ultrastærke magnetfelter, kaldet magnetarer.

Et kendetegn ved FRB 190520 sætter spørgsmålstegn ved anvendeligheden af ​​FRB'er som værktøjer til at studere materialet mellem dem og Jorden. Astronomer analyserer ofte virkningerne af intervenerende materiale på de radiobølger, der udsendes af fjerne objekter, for at lære om selve det spinkle materiale. En sådan effekt opstår, når radiobølger passerer gennem et rum, der indeholder frie elektroner. I så fald rejser højere frekvensbølger hurtigere end lavere frekvensbølger.

Denne effekt, kaldet dispersion, kan måles for at bestemme tætheden af ​​elektroner i rummet mellem objektet og Jorden, eller, hvis elektrondensiteten er kendt eller antaget, give et groft estimat af afstanden til objektet. Effekten bruges ofte til at foretage afstandsestimater til pulsarer.

Det virkede ikke for FRB 190520. En uafhængig måling af afstanden baseret på Doppler-forskydningen af ​​galaksens lys forårsaget af universets udvidelse placerede galaksen i næsten 3 milliarder lysår fra Jorden. Udbruddets signal viser imidlertid en mængde spredning, der normalt ville indikere en afstand på omkring 8 til 9,5 milliarder lysår.

"Dette betyder, at der er meget materiale i nærheden af ​​FRB, der ville forvirre ethvert forsøg på at bruge det til at måle gassen mellem galakser," sagde Aggarwal. "Hvis det er tilfældet med andre, så kan vi ikke regne med at bruge FRB'er som kosmiske målestokke," tilføjede han.

Astronomerne spekulerede i, at FRB 190520 kan være en "nyfødt", stadig omgivet af tæt materiale, der blev udstødt af supernovaeksplosionen, der efterlod neutronstjernen. Efterhånden som dette materiale til sidst forsvinder, vil spredningen af ​​burstsignalerne også falde. Under "nyfødt"-scenariet, sagde de, kan de gentagne udbrud også være et kendetegn for yngre FRB'er og aftage med alderen.

"FRB-feltet bevæger sig meget hurtigt lige nu, og nye opdagelser kommer ud hver måned. Der er dog stadig store spørgsmål, og dette objekt giver os udfordrende ledetråde om disse spørgsmål," sagde Sarah Burke-Spolaor, fra WVU. + Udforsk yderligere

Vedvarende radiokilde QRS121102 undersøgt i detaljer