Araştırmacılar, magnetarlar da dahil olmak üzere nötron yıldızlarında, gizemli Hızlı Radyo Patlamalarını (FRB’ler) açıklayabilecek evrensel bir ölçeklendirme yasası keşfettiler. Radyo emisyonlarının alt yapısını inceleyerek dönüş periyotlarında bir benzerlik buldular ve bu gök olaylarıyla ilgili anlayışımızı geliştirdiler.
Pulsarlar, magnetarlar ve potansiyel olarak hızlı radyo patlamaları için evrensel bir ilişki.
Almanya’nın Bonn kentindeki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden Michael Kramer ve Kuo Liu liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, nadir görülen bir gök cismini inceledi. türler Nötron yıldızları olarak bilinen bir dizi nesne için evrensel olarak geçerli görünen temel bir yasayı ortaya çıkarmak için magnetar adı verilen ultra yoğun yıldızların incelenmesi. Bu yasa, bu kaynakların nasıl radyo emisyonu ürettiğine dair fikir verir ve uzak evrenden kaynaklanan gizemli radyo ışığı flaşları, Hızlı Radyo Patlamaları ile bir bağlantı sağlayabilir.
Sonuçlar dergide yayınlanır Doğa Astronomi.
Şekil 1: Bir nötron yıldızının ultra güçlü manyetik alanda depolanan enerjiyle desteklenen radyo ışığı yaydığı ve Evrende gözlemlenen en güçlü olaylardan biri olan patlamalara neden olduğu bir magnetarın sanatsal gösterimi. Katkıda bulunanlar: © Michael Kramer / MPIfR
Nötron Yıldızlarını Anlamak
Nötron yıldızları, çapı 25 km’den (15 mil) daha küçük bir küre içinde güneşin iki katı kadar kütleye yoğunlaşan büyük yıldızların çökmüş çekirdekleridir. Sonuç olarak, buradaki madde, gözlemlenebilir Evrendeki en yoğun şekilde paketlenmiş maddedir; elektronları ve protonları nötronlara sıkıştırır, dolayısıyla adı da buradan gelir. 3000’den fazla nötron yıldızı, Dünya’dan titreşimli bir sinyal olarak görülebilen bir radyo ışını yaydıklarında, radyo pulsarları olarak gözlemlenebilir. pulsar ışığını teleskoplarımıza doğru parlatıyor.
Magnetarlar ve Benzersiz Özellikleri
Pulsarların manyetik alanı halihazırda Dünya’nın manyetik alanından bin milyar kat daha güçlüdür, ancak manyetik alanları daha da 1000 kat daha güçlü olan küçük bir nötron yıldızı grubu da vardır! Bunlar sözde magnetarlardır.
Bilinen yaklaşık 30 magnetardan altısının, en azından ara sıra, radyo emisyonları yaydığı da tespit edildi. Ekstragalaktik magnetarların Hızlı Radyo Patlamalarının (FRB’ler) kaynağı olduğu öne sürüldü. Bu bağlantıyı incelemek için Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden (MPIfR) araştırmacılar, Manchester Üniversitesi’ndeki meslektaşlarının yardımıyla magnetarların bireysel darbelerini ayrıntılı olarak incelediler ve bunların alt yapısını tespit ettiler. Benzer bir darbe yapısının, hızlı dönen milisaniyelik pulsarlar olan pulsarlarda ve diğer pulsarlarda da görüldüğü ortaya çıktı. nötron yıldızı Dönen Radyo Geçicileri olarak bilinen kaynaklar.
Evrensel Ölçeklendirme Yasası Keşfedildi
Araştırmacılar, sürpriz bir şekilde, magnetarların ve diğer nötron yıldızı türlerinin zaman çizelgesinin, tam olarak dönme periyoduyla ölçeklenen aynı evrensel ilişkiyi izlediğini buldular. Dönme periyodu birkaç milisaniyeden daha az olan ve periyodu yaklaşık 100 saniye olan bir nötron yıldızının magnetar gibi davranması gerçeği, alt darbe yapısının esas kökeninin tüm radyo-yüksek nötron yıldızları için aynı olması gerektiğini düşündürmektedir. Hakkındaki bilgileri ortaya çıkarır plazma Radyo emisyonunun kendisinden sorumlu süreç ve FRB’lerde görülen benzer yapıları karşılık gelen dönme periyodunun sonucu olarak yorumlama şansı sunuyor.
Araştırma Ekibinden Görüşler
Makalenin ilk yazarı ve MPIfR Direktörü Michael Kramer, “Magnetar emisyonunu FRB’lerinkiyle karşılaştırmaya başladığımızda benzerlikler bekliyorduk” diye anımsıyor. “Tüm radyo gürültülü nötron yıldızlarının bu evrensel ölçeklendirmeyi paylaşmasını beklemiyorduk.”
Kuo Liu, “Magnetarların manyetik alan enerjisinden, diğerlerinin ise dönme enerjisinden güç almasını bekliyoruz” diye tamamlıyor. “Bazıları çok yaşlı, bazıları çok genç ama yine de hepsi bu yasaya uyuyor gibi görünüyor.”
Gregory Desvignes deneyi şöyle anlatıyor: “Magnetarları Effelsberg’deki 100 metrelik radyo teleskopla gözlemledik ve magnetarlar her zaman radyo emisyonu yaymadığı için sonuçlarımızı arşiv verileriyle de karşılaştırdık.”
Ramesh Karuppusamy, “Magnetar radyo emisyonu her zaman mevcut olmadığından, kişinin esnek olması ve hızlı tepki vermesi gerekir; bu da Effelsberg’deki gibi teleskoplarla mümkündür” diye doğruluyor.
FRB’leri ve Magnetarları Bağlama
Çalışmanın ortak yazarı Ben Stappers’a göre, sonucun en heyecan verici yönü FRB’lerle olası bağlantıdır: “Eğer en azından bazı FRB’ler magnetarlardan kaynaklanıyorsa, patlamadaki altyapının zaman çizelgesi bize dönüş periyodunu söyleyebilir.” altta yatan magnetar kaynağının. Verilerde bu periyodikliği bulursak, bu, bu tür FRB’lerin radyo kaynakları olarak açıklanmasında bir dönüm noktası olacaktır.”
“Bu bilgiyle arama başlıyor!” Michael Kramer sözlerini bitiriyor.
Ek Bilgiler
Magnetarlar, son derece yüksek manyetik alanlarına atfedilen en enerjik nötron yıldızları arasındadır. Şu ana kadar keşfedilen yukarıdaki otuz magnetardan yalnızca altısının radyo emisyonu sergilediği biliniyor. Son zamanlarda, hızlı radyo patlamaları (FRB’ler) ile olası bağlantıları nedeniyle özelliklerine yönelik araştırma ilgisi büyük ölçüde arttı. FRB’ler, ekstra galaktik kaynaklar tarafından üretilen milisaniye uzunluğundaki radyo emisyonu patlamalarıdır. Bu radyo patlamalarının kökeni anlaşılmamasına rağmen magnetarların olası FRB kaynaklarından biri olduğu tahmin ediliyor.
Pulsarların ilk keşfinden kısa süre sonra radyo sinyallerinde kısa süreli, konsantre emisyona sahip bir alt yapı tespit edildi. Tipik olarak alt yapı, karakteristik bir yarı periyodikliğe ve genişliğe sahiptir; bunların her ikisinin de pulsarın dönme periyoduyla ölçeklendiği bulunmuştur. Bu ilişki onlarca yıldır kanonik pulsarlarda kurulmuş ve son yıllarda milisaniyelik pulsar popülasyonuna kadar genişletilmiştir. Çok yakın bir zamanda, bazı FRB’lerde aynı türden kısa süreli ‘mikro darbe’ de görüldü; bu, her iki senaryoda da benzer bir temel emisyon sürecinin varlığına işaret ediyor.
Araştırma, Effelsberg 100 m teleskopu tarafından CX bandında (4-8 GHz) ve dünya çapındaki diğer birkaç 100 m sınıfı radyo teleskopu tarafından gerçekleştirilen altı radyo gürültülü magnetarın tamamının gözlemlerini kullandı.
Referans: “Radyo yayan nötron yıldızları için birleştirici bir özellik olarak yarı periyodik alt darbe yapısı”, Michael Kramer, Kuo Liu, Gregory Desvignes, Ramesh Karuppusamy ve Ben W. Stappers, 23 Kasım 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02125-3
Makalenin yazarları Michael Kramer, Kuo Liu, Gregory Desvignes, Ramesh Karuppusamy ve Ben W. Stappers’tır. İlk dört yazarın tümü Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’ne bağlıdır.