Таинственные радиосигналы в космосе продолжают повторяться — астрономы только что обнаружили еще 25

Как и гравитационные волны (ГВ) и гамма-всплески (GRB), быстрые радиовсплески (FRB) являются одним из самых мощных и загадочных астрономических явлений на сегодняшний день. Эти кратковременные события состоят из всплесков, которые излучают больше энергии за миллисекунду, чем Солнце за три дня.

Хотя большинство всплесков длятся всего миллисекунды, были редкие случаи, когда FRB обнаруживались повторяющимися. Хотя астрономы до сих пор не уверены, что вызывает их, и мнения расходятся, специальные обсерватории и международное сотрудничество значительно увеличили количество событий, доступных для изучения. Радиотелескоп следующего поколения, расположенный в Доминионской радиоастрофизической обсерватории (DRAO) в Британской Колумбии, Канада.

Благодаря большому полю зрения и широкому частотному охвату этот телескоп является незаменимым инструментом для обнаружения FRB ( на сегодняшний день более 1000 источников!).

Используя новый тип алгоритма, коллаборация CHIME/FRB обнаружила свидетельства 25 новых повторяющихся FRB в данных CHIME, которые были обнаружены в период с 2019 по 2021 год.

Сотрудничество CHIME/FRB объединяет астрономов и астрофизиков из Канады, США, Австралии, Тайваня и Индии.

Его партнерские учреждения включают DRAO, Институт астрономии и астрофизики Данлэпа (DI), Институт теоретической физики «Периметр», Канадский институт теоретической астрофизики (CITA), Институт астрономии им. Антона Паннекука, Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), Институт астрономии и астрофизики, Национальный центр радиоастрофизики (NCRA), и Институт фундаментальных исследований Тата (TIFR), а также несколько университетов и институтов.

Несмотря на свою загадочную природу, FRB распространены повсеместно, и лучшие оценки показывают, что события происходят на Земле примерно тысячу раз в день в течение все небо. Ни одна из теорий или моделей, предложенных на сегодняшний день, не может полностью объяснить все свойства всплесков или их источников.

Хотя считается, что некоторые из них вызваны нейтронными звездами и черными дырами (приписываемыми высокой плотности энергии их окружения), другие продолжают бросать вызов классификации. Из-за этого сохраняются другие теории, от пульсаров и магнетаров до гамма-всплесков и внеземной связи.

CHIME изначально был разработан для измерения истории расширения Вселенной посредством обнаружения нейтрального водорода.

Примерно через 370 000 лет после Большого взрыва Вселенная была пронизана этим газом, и единственными фотонами были либо реликтовое излучение Большого взрыва — космический микроволновый фон (CMB), — либо испускаемые нейтральными атомами водорода. p>

По этой причине астрономы и космологи называют этот период «темными веками», который закончился примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва, когда первые звезды и галактики начали реионизацию нейтрального водорода (эра реионизации).

В частности, CHIME был разработан для определения длины волны света, которую поглощает и излучает нейтральный водород, известной как 21-сантиметровая водородная линия. Таким образом, астрономы могли измерить, насколько быстро Вселенная расширялась в «Темные века», и провести сравнения с более поздними космологическими эпохами, которые можно наблюдать.

Однако с тех пор CHIME доказал, что идеально подходит для изучения FRB. , благодаря широкому полю зрения и охватываемому диапазону частот (от 400 до 800 МГц). Это цель CHIME/FRB Collaboration, которая состоит в том, чтобы обнаружить и охарактеризовать FRB и проследить их до их источников.

Как рассказал Universe Today научный сотрудник Данлэпа и ведущий автор Зигги Плеунис, каждый FRB описан по его положению в небе и величине, известной как его дисперсионная мера (DM). Это относится к временной задержке между высокими и низкими частотами, вызванной взаимодействием вспышки с материалом при его перемещении в пространстве.

В статье, опубликованной в августе 2021 года, коллаборация CHIME/FRB представила первую большую выборку каталог FRB, содержащий 536 событий, обнаруженных CHIME в период с 2018 по 2019 год, включая 62 всплеска из 18 ранее зарегистрированных повторяющихся источников.

Для этого последнего исследования Плеунис и его коллеги использовали новый алгоритм кластеризации, который ищет множественные события, совмещенные в небе с аналогичными DM.

«Мы можем измерить положение быстрого радиовсплеска на небе и измерить дисперсию с определенной точностью, которая зависит от конструкции используемого телескопа», — сказал Pleunis.

«Алгоритм кластеризации учитывает все быстрые радиовсплески, обнаруженные телескопом CHIME, и ищет скопления FRB, которые имеют согласованные положения неба и меры дисперсии в пределах погрешностей измерения. Затем мы проводим различные проверки, чтобы сделать Убедитесь, что всплески в кластере действительно происходят из одного и того же источника».

Из более чем 1000 FRB, обнаруженных на сегодняшний день, только 29 были идентифицированы как повторяющиеся по своей природе. Более того, было обнаружено, что практически все повторяющиеся FRB повторяются нерегулярно. Единственным исключением является FRB 180916, обнаруженный исследователями CHIME в 2018 году (о котором сообщалось в 2020 году). повторяющиеся источники, почти вдвое увеличивающие число доступных для изучения. Кроме того, команда отметила некоторые очень интересные особенности, которые могут дать представление об их причинах и характеристиках. Как добавил Плеунис:

«Если мы тщательно подсчитаем все наши быстрые радиовсплески и источники, которые повторяются, мы обнаружим, что только около 2,6% всех быстрых радиовсплесков которые мы обнаруживаем, повторяются.

Для многих новых источников мы обнаружили только несколько всплесков, что делает источники совершенно неактивными. Почти так же неактивными, как и источники, которые мы видели только один раз.

Поэтому мы не можем исключить, что источники, для которых мы до сих пор наблюдали только один всплеск, в конечном итоге также будут показывать повторные всплески. Возможно, что все источники быстрых радиовсплесков в конечном итоге повторяются, но многие источники не очень активны. .

Любое объяснение быстрых радиовсплесков должно объяснять, почему одни источники гиперактивны, а другие в основном тихие».

Эти результаты могут помочь в будущих исследованиях, которые получат выгоду от радиотелескопов следующего поколения, которые будут введены в эксплуатацию в ближайшие годы.

К ним относится Обсерватория Square Kilometer Array Observatory (SKAO), которая, как ожидается, увидит свой первый свет к 2027 году. Расположена в Австралии. , этот телескоп со 128 тарелками будет объединен с массивом MeerKAT в Южной Африке для создания крупнейшего в мире радиотелескопа.

В то же время колоссальная скорость обнаружения новых FRB (включая повторяющиеся события) может означать, что радиоастрономы могут быть близки к прорыву!

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.

Версия этой статьи была впервые опубликована в январе 2023 года и была опубликована повторно, поскольку статья с описанием 25 новых FRB была опубликована в Астрофизический журнал.