“Boom, Boom, Boom” – MIT Astronomları Dünyadan Milyarlarca Işıkyılı Uzaklıkta Garip Bir “Kalp Atışı” Tespit Ettiler

uzak bir nötron yıldızı t’nin kökeni olabilirhızlı radyo patlamalarının net ve periyodik modeli.

Şaşırtıcı bir düzenlilikle yanıp sönüyor gibi görünen çok uzak bir galaksiden gelen garip ve kalıcı bir radyo sinyali gökbilimciler tarafından tespit edildi. MİT Ve başka yerlerde.

Sinyal, hızlı bir radyo patlaması veya FRB olarak sınıflandırıldı – tipik olarak en fazla birkaç milisaniye süren, bilinmeyen astrofiziksel kaynaklı yoğun bir radyo dalgaları patlaması. Bununla birlikte, bu yeni sinyal, ortalama FRB’den yaklaşık 1000 kat daha uzun, üç saniyeye kadar devam etmesi bakımından oldukça benzersizdir. Bu pencerede, araştırmacılardan oluşan ekip, atan bir kalbe benzer şekilde net bir periyodik düzende her 0,2 saniyede bir tekrarlayan radyo dalgası patlamaları tespit etti.

Gökbilimciler tarafından FRB 20191221A olarak etiketlenen sinyal, şu anda bugüne kadar tespit edilen en net periyodik desene sahip en uzun ömürlü FRB’dir.

Sinyalin kaynağı, Dünya’dan birkaç milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan uzak bir galakside yatıyor. Bu kaynağın tam olarak ne olabileceği bir sır olarak kalıyor, ancak astrofizikçiler sinyalin bir radyodan da gelebileceğinden şüpheleniyorlar. pulsar veya her ikisi de nötron yıldızı türü olan bir magnetar – aşırı yoğun, hızla dönen çökmüş dev yıldız çekirdekleri.

MIT Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Daniele Michilli, “Evrende kesinlikle periyodik sinyaller yayan pek çok şey yok” diyor. “Kendi galaksimizde bildiğimiz örnekler, dönen ve bir deniz fenerine benzer bir ışın salma üreten radyo pulsarları ve magnetarlardır. Ve bu yeni sinyalin steroidler üzerinde bir magnetar veya pulsar olabileceğini düşünüyoruz.”

Bilim adamları ekibi, bu kaynaktan daha sonra astrofiziksel bir saat olarak kullanılabilecek daha fazla periyodik sinyal tespit etmeyi umuyor. Örneğin, evrenin genişleme hızını ölçmek için patlamaların sıklığını ve kaynak Dünya’dan uzaklaştıkça nasıl değiştiklerini kullanabilirler.

Keşif bugün (13 Temmuz 2022) dergide bildirildi. DoğaMIT ortak yazarları Calvin Leung, Juan Mena-Parra, Kaitlyn Shin ve MIT’deki Kiyoshi Masui’nin yanı sıra ilk olarak McGill Üniversitesi’nde araştırmacı olarak keşfi yöneten Michilli de dahil olmak üzere CHIME/FRB İşbirliği üyeleri tarafından yazılmıştır. ve ardından MIT’de doktora sonrası olarak.

“Bum, bum, bum”

İlk FRB’nin 2007’de keşfedilmesinden bu yana, evrende yüzlerce benzer radyo flaşı tespit edildi, en son olarak Dominion’da bulunan dört büyük parabolik reflektörden oluşan interferometrik bir radyo teleskopu olan Kanada Hidrojen Yoğunluğu Haritalama Deneyi veya CHIME tarafından. British Columbia, Kanada’daki Radyo Astrofizik Gözlemevi.

CHIME, Dünya dönerken sürekli olarak gökyüzünü gözlemler ve evrenin en erken evrelerinde hidrojen tarafından yayılan radyo dalgalarını toplamak için tasarlanmıştır. Teleskop ayrıca hızlı radyo patlamalarına karşı hassastır ve 2018’de gökyüzünü gözlemlemeye başladığından beri CHIME, gökyüzünün farklı bölgelerinden yayılan yüzlerce FRB tespit etti.

Bugüne kadar gözlemlenen FRB’lerin büyük çoğunluğu tek seferliktir – yanıp sönmeden önce birkaç milisaniye süren ultra parlak radyo dalgaları patlamaları. Son zamanlarda, araştırmacılar keşfetti ilk periyodik FRB düzenli bir radyo dalgaları paterni yayıyor gibi görünüyordu. Bu sinyal, daha sonra her 16 günde bir tekrarlanan dört günlük bir rastgele patlama penceresinden oluşuyordu. Bu 16 günlük döngü, gerçek radyo patlamalarının sinyali periyodik olmaktan çok rastgele olmasına rağmen, periyodik bir aktivite modeli gösterdi.

21 Aralık 2019’da CHIME, gelen verileri tarayan Michilli’nin hemen dikkatini çeken potansiyel bir FRB sinyali aldı.

“Olağandışıydı” diye hatırlıyor. “Sadece çok uzun değildi, yaklaşık üç saniye sürdü, aynı zamanda bir kalp atışı gibi saniyenin her kesirini – bum, bum, bum – yayan, son derece kesin olan periyodik zirveler vardı. Bu, sinyalin kendisinin ilk kez periyodik olduğu zamandır.”

parlak patlamalar

FRB 20191221A’nın radyo patlamalarının modelini analiz eden Michilli ve meslektaşları, kendi galaksimizdeki radyo pulsarları ve magnetarlardan gelen emisyonlarla benzerlikler buldular. Radyo pulsarları, yıldız döndükçe titreşiyormuş gibi görünen radyo dalgaları yayan nötron yıldızlarıdır, aşırı manyetik alanları nedeniyle magnetarlar tarafından benzer bir emisyon üretilir.

Kendi galaktik pulsarlarımızdan ve magnetarlarımızdan gelen yeni sinyal ve radyo emisyonları arasındaki temel fark, FRB 20191221A’nın bir milyon kat daha parlak görünmesidir. Michilli, parlak flaşların, normalde döndükçe daha az parlak olan uzaktaki bir radyo pulsarından veya magnetarından kaynaklanabileceğini ve bilinmeyen bir nedenle, CHIME’ın şans eseri yakalamak için konumlandırıldığı nadir üç saniyelik bir pencerede bir dizi parlak patlamayı fırlattığını söylüyor.

Michilli, “CHIME şimdi farklı özelliklere sahip birçok FRB tespit etti” diyor. “Bulutların içinde yaşayan çok çalkantılı bazılarını gördük, diğerleri ise temiz ortamlardaymış gibi görünüyor. Bu yeni sinyalin özelliklerinden, bu kaynağın çevresinde bir bulut olduğunu söyleyebiliriz. plazma bu son derece çalkantılı olmalı.”

Gökbilimciler, kaynağına ve genel olarak nötron yıldızlarına ilişkin anlayışlarını iyileştirmeye yardımcı olabilecek periyodik FRB 20191221A’dan ek patlamalar yakalamayı umuyorlar.

Michilli, “Bu tespit, daha önce hiç görmediğimiz bu aşırı sinyale neyin neden olabileceği ve bu sinyali evreni incelemek için nasıl kullanabileceğimiz sorusunu gündeme getiriyor” diyor. “Geleceğin teleskopları ayda binlerce FRB keşfetmeyi vaat ediyor ve bu noktada bu periyodik sinyallerin çoğunu bulabiliriz.”

Referans: “Hızlı bir radyo patlamasında saniyenin altındaki periyodiklik” 13 Temmuz 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-04841-8

Bu araştırma kısmen Kanada İnovasyon Vakfı tarafından desteklenmiştir.