Şaşırtıcı bir kaynaktan son derece hızlı radyo sinyalleri. Sarmal gökada Messier 81’e (M81) yakın bir antik yıldız kümesi (solda), olağanüstü parlak ve kısa radyo sinyallerinin kaynağıdır. Görüntü, bir flaşın parlaklığının sadece onlarca mikrosaniye boyunca nasıl değiştiğini gösteren mavi-beyaz bir grafiği gösterir. Kredi bilgileri: Danielle Futselaar, artsource.nl
Gökbilimciler, hızlı radyo patlamaları adı verilen gökyüzündeki en yakın gizemli flaş kaynağına şaşırdılar. Radyo teleskoplarla yapılan hassas ölçümler, patlamaların eski yıldızlar arasında ve kimsenin beklemediği bir şekilde yapıldığını ortaya koyuyor. Yakınlardaki sarmal gökada M 81’deki flaşların kaynağı, türünün Dünya’ya en yakın olanıdır.
Hızlı radyo patlamaları tahmin edilemez, uzaydan gelen son derece kısa ışık flaşlarıdır. Gökbilimciler, 2007’de ilk kez keşfedildiklerinden beri onları anlamakta güçlük çektiler. Şimdiye kadar sadece radyo teleskopları tarafından görüldüler.
Her flaş saniyenin sadece binde biri kadar sürer. Yine de her biri Güneş’in bir günde verdiği kadar enerji gönderir. Her gün birkaç yüz flaş patlar ve bunlar gökyüzünün her yerinde görülmüştür. Çoğu, Dünya’dan çok uzaklarda, milyarlarca ışıkyılı uzaklıktaki galaksilerde bulunur.
Dergilerde bu hafta paralel olarak yayınlanan iki makalede Doğa ve Doğa Astronomi, uluslararası bir gökbilimciler ekibi, bilim insanlarını gizemi çözmeye bir adım daha yaklaştıran ve aynı zamanda yeni bulmacalar ortaya çıkaran gözlemler sunuyor. Ekip, Franz Kirsten (Chalmers, İsveç ve ASTRON, Hollanda) ve Kenzie Nimmo (ASTRON ve Amsterdam Üniversitesi) tarafından ortaklaşa yönetiliyor.
Gizemli radyo sinyallerinin kaynağı: sarmal gökada Messier 81’e (M81) yakın bir antik yıldız kümesinde (kırmızı renkte) bir sanatçının bir magnetar izlenimi. Kredi bilgileri: Danielle Futselaar, artsource.nl
Bilim adamları, Ocak 2020’de Büyük Ayı Takımyıldızı’nda keşfedilen tekrarlayan bir patlama kaynağının yüksek hassasiyetli ölçümlerini yapmak için yola çıktılar.
“Patlamaların kökenine dair ipuçları aramak istedik. Birçok radyo teleskopunu bir arada kullanarak, kaynağın gökyüzündeki yerini son derece hassas bir şekilde belirleyebileceğimizi biliyorduk. Bu, hızlı bir radyo patlamasının yerel mahallesinin nasıl göründüğünü görme fırsatı veriyor” diyor Franz Kirsten.
Kaynağı mümkün olan en yüksek çözünürlük ve hassasiyette incelemek için bilim adamları, Avrupa VLBI Ağındaki (EVN) teleskoplardan alınan ölçümleri birleştirdi. Dünyanın yarısına, İsveç, Letonya, Hollanda, Rusya, Almanya, Polonya, İtalya ve Çin’e yayılmış 12 çanak antenden gelen verileri birleştirerek, gökyüzünde tam olarak nereden geldiklerini bulabildiler.
EVN ölçümleri, aralarında New Mexico, ABD’deki Karl G. Jansky Çok Büyük Dizisi (VLA) bulunan diğer birçok teleskoptan alınan verilerle tamamlandı.
Yakın ama şaşırtıcı konum
Gökbilimciler ölçümlerini analiz ettiklerinde, tekrarlanan radyo flaşlarının kimsenin beklemediği bir yerden geldiğini keşfettiler. Patlamaları, yaklaşık 12 milyon ışıkyılı uzaklıktaki yakındaki sarmal gökada Messier 81’in (M 81) eteklerine kadar takip ettiler. Bu, bunu bir hızlı radyo patlaması kaynağının şimdiye kadarki en yakın tespiti yapar.
Mağazada bir sürpriz daha vardı. Konum, küresel küme olarak bilinen çok eski yıldızlardan oluşan yoğun bir kümeyle tam olarak eşleşti.
“Küresel bir kümeden hızlı radyo patlamaları bulmak şaşırtıcı. Burası sadece eski yıldızları bulabileceğiniz uzayda bir yer. Evrenin daha ilerilerinde, yıldızların çok daha genç olduğu yerlerde hızlı radyo patlamaları bulundu. Bu başka bir şey olmalıydı,” diyor Kenzie Nimmo.
Güneş’ten çok daha büyük, genç, devasa yıldızlarla çevrili birçok hızlı radyo patlaması bulundu. Bu yerlerde yıldız patlamaları yaygındır ve arkalarında yüksek oranda manyetize olmuş kalıntılar bırakır. Bilim adamları, magnetar olarak bilinen nesnelerde hızlı radyo patlamalarının yaratılabileceğine inanmaya başladılar. Magnetarlar, patlamış yıldızların son derece yoğun kalıntılarıdır. Ve onlar, evrenin bilinen en güçlü mıknatıslarıdır.
Magnetarların parlak ve yeni olmasını ve kesinlikle eski yıldızlarla çevrili olmamasını bekliyoruz. Yani burada baktığımız şey gerçekten bir magnetarsa, o zaman patlayan genç bir yıldızdan oluşmuş olamaz. Başka bir yol olmalı,” diyor Amsterdam Üniversitesi ve ASTRON’dan ekip üyesi Jason Hessels.
Bilim adamları, radyo flaşlarının kaynağının tahmin edilen, ancak daha önce hiç görülmemiş bir şey olduğuna inanıyor: Beyaz cüce kendi ağırlığı altında çökecek kadar büyük hale geldi.
“Sıkı bir yıldız kümesinin milyarlarca yıllık yaşamında garip şeyler olur. Burada alışılmadık bir hikayeye sahip bir yıldız gördüğümüzü düşünüyoruz,” diye açıklıyor Franz Kirsten.
Zaman verildiğinde, Güneş gibi sıradan yıldızlar yaşlanır ve beyaz cüce adı verilen küçük, yoğun, parlak nesnelere dönüşür. Kümedeki birçok yıldız ikili sistemlerde birlikte yaşar. Kümedeki on binlerce yıldızdan birkaçı, bir yıldızın diğerinden malzeme toplamasına yetecek kadar yaklaşır.
Kirsten, bunun “toplanma kaynaklı çöküş” olarak bilinen bir senaryoya yol açabileceğini açıklıyor.
“Beyaz cücelerden biri, yoldaşından yeterince fazla kütle yakalayabilirse, daha da yoğun bir yıldıza dönüşebilir. nötron yıldızı. Bu nadir bir olaydır, ancak bir antik yıldız kümesinde, hızlı radyo patlamaları yapmanın en basit yolu, ”diyor Kanada McGill Üniversitesi’nden ekip üyesi Mohit Bhardwaj.
Şimdiye kadarki en hızlı
Verilerini yakınlaştırarak daha fazla ipucu arayan gökbilimciler, başka bir sürpriz buldular. Bazı flaşlar beklediklerinden daha kısaydı.
“Flaşlar, birkaç on nanosaniye kadar kısa bir sürede parlaklıkta titreşti. Bu bize, uzaydaki küçük bir hacimden, bir futbol sahasından daha küçük ve belki de sadece onlarca metre genişliğinden geliyor olmaları gerektiğini söylüyor” diyor Kenzie Nimmo.
Benzer şekilde, gökyüzünün en ünlü nesnelerinden biri olan Yengeç’ten yıldırım hızında sinyaller görüldü. pulsar. Bu, Boğa takımyıldızı Boğa’da MS 1054’te Dünya’dan görülen bir süpernova patlamasının küçük, yoğun, kalıntısıdır. Hem magnetarlar hem de pulsarlar farklı türde nötron yıldızlarıdır: Şehir büyüklüğünde bir hacimde Güneş kütlesine ve güçlü manyetik alanlara sahip süper yoğun nesneler.
“Ölçtüğümüz sinyallerden bazıları kısa ve son derece güçlü, tıpkı Yengeç pulsarından gelen bazı sinyallerle aynı şekilde. Bu, gerçekten bir magnetar gördüğümüzü, ancak magnetarların daha önce bulunmadığı bir yerde gördüğümüzü gösteriyor” diyor Kenzie Nimmo.
Bu sistemin ve diğerlerinin gelecekteki gözlemleri, kaynağın gerçekten sıra dışı bir magnetar mı yoksa sıra dışı bir pulsar veya Kara delik ve yakın bir yörüngede yoğun bir yıldız.
“Bu hızlı radyo patlamaları bize yıldızların nasıl yaşayıp öldüklerine dair yeni ve beklenmedik bir fikir veriyor gibi görünüyor. Bu doğruysa, süpernovalar gibi bize yıldızlar ve tüm evrendeki yaşamları hakkında anlatacakları şeyler olabilir” diyor Franz Kirsten.
Referanslar:
F. Kirsten, B. Marcote, K. Nimmo, JWT Hessels, M. Bhardwaj, SP Tendulkar, A. Keimpema, J. Yang, MP Snelders, P. Scholz, “Bir küresel kümede tekrar eden hızlı radyo patlaması kaynağı”, AB Pearlman, CJ Law, WM Peters, M. Giroletti, Z. Paragi, C. Bassa, DM Hewitt, U. Bach, V. Bezrukovs, M. Burgay, ST Buttaccio, JE Conway, A. Corongiu, R. Feiler, O. Forssén, MP Gawroński, R. Karuppusamy, MA Kharinov, M. Lindqvist, G. Maccaferri, A. Melnikov, OS Ould-Boukattine, A. Possenti, G. Surcis, N. Wang, J. Yuan, K. Aggarwal , R. Anna-Thomas, GC Bower, R. Blaauw, S. Burke-Spolaor, T. Cassanelli, TE Clarke, E. Fonseca, BM Gaensler, A. Gopinath, VM Kaspi, N. Kassim, TJW Lazio, C. Leung, DZ Li, HH Lin, KW Masui, R. Mckinven, D. Michilli, AG Mikhailov, C. Ng, A. Orbidans, UL Pen, E. Petroff, M. Rahman, SM Ransom, K. Shin, KM Smith , IH Merdivenleri ve W. Vlemmings, 23 Şubat 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-021-04354-w
K. Nimmo, JWT Hessels, F. Kirsten, A. Keimpema, JM Cordes, MP Snelders, DM Hewitt, R. Karuppusamy, AM Archibald, V. Bezrukovs tarafından “Genç pulsarlar ve hızlı radyo patlamaları arasındaki bağlantılar olarak patlama zaman ölçekleri ve parlaklıklar” , M. Bhardwaj, R. Blaauw, ST Buttaccio, T. Cassanelli, JE Conway, A. Corongiu, R. Feiler, E. Fonseca, O. Forssén, M. Gawroński, M. Giroletti, MA Kharinov, C. Leung, M. Lindqvist, G. Maccaferri, B. Marcote, KW Masui, R. Mckinven, A. Melnikov, D. Michilli, AG Mikhailov, C. Ng, A. Orbidans, OS Ould-Boukattine, Z. Paragi, AB Pearlman, E. Petroff, M. Rahman, P. Scholz, K. Shin, KM Smith, IH Stairs, G. Surcis, SP Tendulkar, W. Vlemmings, N. Wang, J. Yang ve JP Yuan, 23 Şubat 2022, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-021-01569-9