Ett av de mest mystiska kosmiska fenomenen är snabba radiobrister. Dessa är korta, flera millisekunders varaktiga radiosignaler av okänd karaktär, som kommer från frigörandet av en enorm mängd energi. Mer än ett decennium har gått sedan deras upptäckt, men astrofysiker försöker fortfarande ta reda på mekanismerna för deras förekomst. Forskarna citerar neutronstjärnor, svarta hål och till och med sändare från främmande civilisationer som möjliga källor.
Mystiska signaler
Med snabba radiobrister släpps lika mycket energi på millisekunder som solen har avgivit under flera tiotusentals år. Den ledande hypotesen är att de orsakas av katastrofala händelser, såsom sammanslagning av två neutronstjärnor, en blixt från förångningen av ett svart hål eller omvandlingen av en pulsar till ett svart hål. Under en lång tid trodde man att radiobrister bara kan uppstå en gång, men under 2015 upptäcktes att den tidigare inspelade snabba radiobristen FRB 121102 upprepas på ett icke-periodiskt sätt.
FRB 121102 ligger i en dvärg galax tre miljarder ljusår från jorden och förblev den enda kända källan till återkommande radiobrister under flera år, trots noggranna sökningar. I januari 2019 dök emellertid en artikel av forskare från det kanadensiska samarbetet CHIME i tidskriften Nature, där det rapporterades att signaler från en annan källa omregistrerades - 180814. J0422 + 73. Interferometriskt radioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) har registrerat sex snabba radiobrister som kom från en galax som är 1,3 miljarder ljusår bort.
Signalerna i deras frekvensstruktur och spektralegenskaper liknade signalerna från FRB 121102, vilket indikerar en liknande mekanism för deras bildning och samma typ av källan. Upptäckten indikerar att det finns en separat typ av snabba radiobrister, vars orsak inte kan vara katastrofala händelser just på grund av deras återfall.
Kampanjvideo:
Tyst galax
I augusti 2019 identifierade ett internationellt forskargrupp först källan till en enda snabb radiobrist FRB 180924, som har sitt ursprung i en galax som är fyra miljarder ljusår bort.
Med hjälp av ASKAP-radiointerferometern, belägen i Australien, bestämde astronomer platsen för FRB-källan och beräknade sedan avståndet till den genom att analysera data från Gemini, Keck och VLT-optiska markbaserade teleskop. Det visade sig att radiobrännan inträffade i en massiv galax på storleken på Vintergatan, 13 tusen ljusår från dess centrum. Ett karakteristiskt drag i galaxen är frånvaron av processer för födelse av nya stjärnor.
Detta står i kontrast till den repeterande FRB 121102-signalen, som är belägen i det aktiva stjärnbildningsområdet. Således bör enstaka och upprepade snabba radiobrister ha olika ursprung. När det gäller FRB 121102 verkade radiosignalen passera genom ett kraftfullt magnetfält runt en magnetar - en speciell typ av neutronstjärna.
Snart rapporterade astronomer vid California Institute of Technology i USA upptäckten av en annan snabb radiobrist FRB 190523, som också inträffade i en relativt lugn miljö - i en galax som är analog med Vintergatan och ligger 7,9 miljarder ljusår från Jorden.
Båda dessa upptäckter motbeviser att snabba radiobrister endast kan uppstå i unga dvärggalaxier som innehåller ett stort antal magnetar.
Radiointerferometer ASKAP.
Åtta tvillingar
I augusti 2019 dök en artikel av det kanadensiska samarbetet CHIME upp i föruttryckningsarkivet arXiv.org, som rapporterade upptäckten av åtta upprepade radiosignaler. Två källor till radiosignaler - FRB 180916 och FRB 181119 - blinkade mer än två gånger (tio respektive tre gånger), de andra skickade upprepade radiosignaler endast en gång, med den längsta pausen mellan inspelning av radiovågor var 20 timmar. Enligt forskarna kan detta tyda på att många FRB: er faktiskt är repetitiva, men vissa är mer aktiva än andra.
De flesta av de åtta nya snabba radiobristerna visade en minskning av signalfrekvensen med varje upprepad burst, vilket kan vara nyckeln till att förstå mekanismen som producerar dessa fenomen. Dessutom har FRB 180916 de lägsta signalspridningsgraden, vilket indikerar källans relativa närhet till jorden. Det kan också hjälpa till att bestämma radiobristens karaktär, konstaterade forskarna.
Helvete stjärnor
På sensommaren 2019 rapporterade forskare vid National Center for Radioastrophysics i Indien att magnetar fortfarande är en av de mest troliga källorna till snabba radiobrister (åtminstone repetitiva).
Den anomala magnetaren XTE J1810-197 observerades med Giant Metrewave Radioteleskop. Millisekund pulser av radioemission registrerades, som liknade blixtar från att upprepa FRB 180814. J0422 + 73.
Jätte Metrewave radioteleskop.
Denna magnet är belägen 10 tusen ljusår från jorden. Det upptäcktes 2003 och slutade gradvis släppa ut radioutsläpp 2008. Men 2018 inträffade ett nytt utbrott på det, som också gradvis började blekna. Intressant nog avger magnetar vanligtvis inte radioutsläpp, och XTE J1810-197 var den första källan till radioutsläpp av detta slag. Det ovanliga objektet, liksom de repeterande radiobristerna, har fått forskare att tro att båda fenomenen kan vara relaterade till varandra.
Bullriga hål
I september 2019 rapporterade kinesiska astronomer att de hade upptäckt nya snabba repetitiva radiobrister (FRB) från FRB 121102. Signalerna upptäcktes med ett 500 meter FAST radioteleskop med en 19-strålande mottagare i Guizhou-provinsen. Från slutet av augusti till september registrerades mer än 100 spikar, vilket är ett rekordantal bland alla inspelade FRB: er.
Vid den tiden började forskare anta att FRB 121102 är ett supermassivt svart hål som överstiger solens massa med 10-100 miljoner gånger och genererar ett kraftfullt magnetfält, och en neutronstjärna eller plasma som påverkas av hålet kan vara den direkta källan till blossar. En annan möjlig förklaring är att FRB 121102 är en magnetiserad plerion, en nebula som drivs av stjärnvinden från en pulsar.
***
Medan snabba radiobrister fortfarande är ett oförklarat fenomen hittills, presenterades en hel del data till det vetenskapliga samhället under 2019 som föra astronomer närmare lösningen. Det visade sig att FRB: er kan upprepas, och de gör det förmodligen mycket ofta. I detta fall genereras de av ganska exotiska föremål som neutronstjärnor (pulsars och magnetar), belägna i ett lämpligt interstellärt medium. Enstaka skurar uppstår under mindre turbulenta förhållanden: galaxer där stjärnbildningen är mycket långsam. Sådana fenomen förekommer troligen verkligen på grund av katastrofala processer.
