Nežinoma kosminių radijo bangų prigimtis

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Vienas paslaptingiausių kosminių reiškinių – greiti radijo pliūpsniai. Tai trumpi, kelių milisekundžių trukmės nežinomo pobūdžio radijo signalai, atsirandantys išskiriant milžinišką energijos kiekį. Nuo jų atradimo praėjo daugiau nei dešimtmetis, tačiau astrofizikai vis dar bando išsiaiškinti jų atsiradimo mechanizmus. Tyrėjai kaip galimus šaltinius nurodo neutronines žvaigždes, juodąsias skyles ir net ateivių civilizacijų siųstuvus.

Paslaptingi signalai

Greitai plintant radijo bangoms, per milisekundes išskiriama tiek energijos, kiek Saulė išskleidė per kelias dešimtis tūkstančių metų. Pagrindinė hipotezė yra ta, kad juos sukelia katastrofiški įvykiai, tokie kaip dviejų neutroninių žvaigždžių susijungimas, blyksnis išgaravus juodajai skylei arba pulsaro pavertimas juodąja skyle. Ilgą laiką buvo manoma, kad radijo pliūpsniai gali įvykti tik vieną kartą, tačiau 2015 metais buvo išsiaiškinta, kad anksčiau įrašytas greitas radijo pliūpsnis FRB 121102 kartojasi neperiodiškai.

FRB 121102 yra nykštukinėje galaktikoje, esančioje už trijų milijardų šviesmečių nuo Žemės, ir keletą metų išliko vieninteliu žinomu pasikartojančių radijo bangų šaltiniu, nepaisant kruopštaus paieškų. Tačiau 2019 metų sausį žurnale „Nature“pasirodė Kanados bendradarbiavimo CHIME mokslininkų straipsnis, kuriame buvo pranešta apie signalų iš kito šaltinio perregistravimą – 180814. J0422 + 73. CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) interferometrinis radijo teleskopas užfiksavo šešis greitus radijo pliūpsnius iš galaktikos, esančios už 1,3 milijardo šviesmečių.

Signalai savo dažnine struktūra ir spektrinėmis charakteristikomis priminė FRB 121102 signalus, o tai rodo panašų jų susidarymo mechanizmą ir tą patį šaltinio pobūdį. Atradimas rodo, kad egzistuoja atskiro tipo greitieji radijo pliūpsniai, kurių negali sukelti katastrofiški įvykiai būtent dėl jų pasikartojimo.

Tyli galaktika

2019 m. rugpjūtį tarptautinė mokslininkų grupė pirmą kartą nustatė vieno greitojo radijo bangos FRB 180924 šaltinį, kilusį galaktikoje, esančioje už keturių milijardų šviesmečių.

Naudodami Australijoje esantį ASKAP radijo interferometrą, astronomai nustatė FRB šaltinio vietą, o vėliau, analizuodami Gemini, Keck ir VLT optinių antžeminių teleskopų duomenis, apskaičiavo atstumą iki jo. Paaiškėjo, kad radijo pliūpsnis įvyko didžiulėje Paukščių Tako dydžio galaktikoje, 13 tūkstančių šviesmečių atstumu nuo jos centro. Būdingas galaktikos bruožas yra naujų žvaigždžių gimimo procesų nebuvimas.

Tai prieštarauja pasikartojančiam signalui FRB 121102, kuris yra aktyvaus žvaigždžių formavimosi srityje. Taigi, pavieniai ir pasikartojantys greiti radijo bangos turi turėti skirtingą kilmę. Atrodė, kad FRB 121102 atveju radijo signalas praeina per galingą magnetinį lauką aplink magnetarą – ypatingos rūšies neutroninę žvaigždę.

Netrukus JAV Kalifornijos technologijos instituto astronomai pranešė atradę kitą greitą radijo bangą FRB 190523, kuri taip pat įvyko gana ramioje aplinkoje – galaktikoje, kuri yra analogiška Paukščių Takui ir yra nutolusi 7,9 mlrd. šviesmečių. iš Žemės.

Abu šie atradimai paneigia, kad greiti radijo pliūpsniai gali įvykti tik jaunose nykštukinėse galaktikose, kuriose yra daug magnetarų.

Aštuoni dvyniai

2019 m. rugpjūčio mėn. arXiv.org išankstinio spausdinimo saugykloje pasirodė Kanados bendradarbiavimo CHIME straipsnis, kuriame buvo pranešta apie aštuonių pasikartojančių radijo signalų aptikimą. Du radijo signalų šaltiniai - FRB 180916 ir FRB 181119 - blykstelėjo daugiau nei du kartus (atitinkamai dešimt ir tris kartus), likusieji pakartotinius radijo signalus siuntė tik vieną kartą, o ilgiausia pauzė tarp radijo bangų įrašymo buvo 20 valandų. Pasak mokslininkų, tai gali reikšti, kad daugelis FRB iš tikrųjų kartojasi, tačiau kai kurie yra aktyvesni už kitus.

Daugumoje aštuonių naujų greitųjų radijo bangų signalo dažnis sumažėjo su kiekvienu pasikartojančiu pliūpsniu, o tai gali būti raktas norint suprasti šiuos reiškinius sukeliantį mechanizmą. Be to, FRB 180916 signalo sklaidos koeficientai yra mažiausi, o tai rodo santykinį šaltinio artumą Žemei. Tai taip pat galėtų padėti nustatyti radijo sprogimo pobūdį, padarė išvadą tyrėjai.

Pragaro žvaigždės

2019 m. vasaros pabaigoje Indijos Nacionalinio radioastrofizikos centro mokslininkai pranešė, kad magnetarai vis dar yra vienas iš labiausiai tikėtinų greitų radijo bangų (bent jau pasikartojančių) šaltinių.

Neįprastas magnetas XTE J1810-197 buvo pastebėtas naudojant Giant Metrewave radijo teleskopą. Buvo įrašyti milisekundžių radijo spinduliuotės impulsai, panašūs į blyksnius iš pasikartojančių FRB 180814. J0422 + 73.

Šis magnetaras yra 10 tūkstančių šviesmečių nuo Žemės. Jis buvo atrastas 2003 m., o 2008 m. palaipsniui nustojo skleisti radijo bangas. Tačiau 2018 m. jame įvyko naujas protrūkis, kuris taip pat palaipsniui pradėjo blėsti. Įdomu tai, kad magnetarai dažniausiai neskleidžia radijo spindulių, o XTE J1810-197 buvo pirmasis tokio pobūdžio radijo spinduliuotės šaltinis. Šio objekto retumas, kaip ir pasikartojantys radijo pliūpsniai, paskatino mokslininkus manyti, kad abu reiškiniai gali būti susiję vienas su kitu.

Triukšminga skylė

2019 m. rugsėjį Kinijos astronomai pranešė aptikę naujus greitus pasikartojančius radijo pliūpsnius (FRB) iš FRB 121102. Signalai buvo aptikti 500 metrų FAST radijo teleskopu su 19 spindulių imtuvu Guidžou provincijoje. Nuo rugpjūčio pabaigos iki rugsėjo mėnesio buvo užfiksuota daugiau nei 100 spuogų – tai rekordinis skaičius tarp visų užfiksuotų FRB.

Iki to laiko mokslininkai pradėjo manyti, kad FRB 121102 yra supermasyvi juodoji skylė, kuri 10-100 milijonų kartų viršija Saulės masę ir sukuria galingą magnetinį lauką, o skylės paveikta neutroninė žvaigždė arba plazma gali būti tiesioginė. raketų šaltinis. Kitas galimas paaiškinimas yra tas, kad FRB 121102 yra įmagnetintas plerionas, ūkas, kurį maitina žvaigždžių vėjas iš pulsaro.

Nors greiti radijo pliūpsniai iki šiol nepaaiškinami, 2019 m. mokslo bendruomenei buvo pateikta daug duomenų, kurie priartina astronomus prie sprendimo. Paaiškėjo, kad FRB galima kartoti, ir tikriausiai tai daro labai dažnai. Šiuo atveju juos generuoja gana egzotiški objektai, tokie kaip neutroninės žvaigždės (pulsarai ir magnetarai), esantys tinkamoje tarpžvaigždinėje terpėje. Pavieniai sprogimai įvyksta mažiau turbulentiškomis sąlygomis: galaktikose, kuriose žvaigždės formuojasi labai lėtai. Tokie reiškiniai, greičiausiai, tikrai atsiranda dėl katastrofiškų procesų.