Hurtige radioudbrud:Forskning introducerer en ny tilgang til at karakterisere deres adfærd

Hurtige radioudbrud (FRB'er) repræsenterer de mest intense radioeksplosioner i universet. Siden den første opdagelse i 2007 har FRB'er høstet betydelig opmærksomhed, kulminerende med 2023 Shaw-prisen i astronomi. Med endnu ukendt oprindelse er disse ekstreme kosmiske udbrud blandt de mest gådefulde fænomener inden for astronomi såvel som fysik.

Kausalitet dikterer, at FRB-kilder skal være mindre end c·dt i størrelse, hvor c er lysets hastighed og dt er varigheden af ​​begivenhederne. For en typisk burst på 1 millisekund betyder dette et område mindre end 300 kilometer, hvilket betyder, at kompakte objekter såsom neutronstjerner eller sorte huller er FRB'ernes motorer.

Hurtigt spin er blevet observeret i de fleste kompakte objekter, hvilket giver anledning til forventningen om periodicitet ved gentagelse af FRB'ers udbrud. Imidlertid har omfattende søgninger efter periodicitet fra millisekund til anden skala alle mislykkedes, hvilket har foranlediget en re-evaluering af FRB-emissionsmekanismer.

Et hold ledet af professor Di Li fra National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences har introduceret en ny tilgang til at karakterisere FRB'ernes adfærd i tids-energi bivariat fase rum. Ved at kvantificere tilfældigheden og kaosset ved hjælp af henholdsvis generaliseret "Pincus Index" og "Lyapunov-eksponent", formår de at placere FRB'er i sammenhæng med andre almindelige fysiske begivenheder som pulsarer, jordskælv og soludbrud.

Både tilfældighed og kaos forårsager uforudsigelighed, men de er forskellige. Uforudsigeligheden af ​​en tilfældig sekvens forbliver konstant over tid - billedkast med terninger, resultatet af hvert kast har ingen forbindelse til det forrige. I kaotiske systemer øges uforudsigeligheden eksponentielt over tid. For eksempel kan enhver forudsige vejret i de kommende sekunder ved at se op og rundt, men det er stadig en udfordring for menneskeheden nøjagtigt at forudsige vejret på lang sigt.

Holdet fandt, at FRB'er strejfede rundt i energi-tidsfaserummet med et lavere niveau af kaos, men en højere grad af tilfældighed end jordskælv og soludbrud. Den udtalte tilfældighed af FRB-emissioner antyder en kombination af flere emissionsmekanismer eller lokationer. Denne undersøgelse etablerer en ny ramme for kvantificering af FRB'er og bringer os tættere på endelig at afsløre oprindelsen af ​​disse voldsomme kosmiske eksplosioner.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Science Bulletin .

Flere oplysninger: Yong-Kun Zhang et al., Ankomsttiden og energien af ​​FRB'er krydser det bivariate tids-energi rum som en Brownsk bevægelse, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.010

Leveret af Science China Press