plads

Astronomerne kunne forklare den mystiske radiobesked fra rummet

Et eller andet sted i begyndelsen af ​​dette år realiserede Brian Metzgerat han blev overladt til sig selv - ingen indkomne breve, ingen lektioner - og hvad kunne være, bare måske, fandtes han til et svar på en af ​​de mest vedholdende mysterier i astronomien. Han blev rasende og forsøgte at klamre sig på dette svar og bekymrede sig for, at en lille fejl kunne ødelægge alt, eller at nogen andre ville sætte alle stykker sammen først. "Forsøger at holde op, fordi andre mennesker også kan se det," sagde Metzger, en astrofysiker ved Columbia University.

Sammen med mange andre forskere rundt om i verdenMetgzer tilbragte de sidste par år brainstorming og forsøgte at forstå hurtige radioutbrud (FRB). Disse er millisekunder blinker af intense og uforklarlige radiosignaler, der spredes gennem himlen, midlertidigt formørker radiospulserne i vores galakse, på trods af at de er millioner af gange længere. Indtil 2013 tvivlede mange astrofysikere generelt på deres eksistens. Gennem årene har forskere givet snesevis af mulige forklaringer til, hvad der kunne have forårsaget dem. Et katalog indeholder 48 separate teorier.

Det var der flere teorier end begivenhederne selv, som de forsøgte at forklare.

Hurtige radioudbrud: hvad er det?

FRB teorien har brug for to dele. Der er en mistænkt - et astrofysisk monster der kan frigive enorme mængder energi. Der er et våben - noget der omdanner denne energi til et lyst, fantastisk og usædvanligt radiosignal.

Nu mener Metzger og hans kolleger detkunne genvinde kriminalitetsscenen. Tidligere i denne måned udgav de en artikel på arXiv.orgs preprints hjemmeside, hvor de skitserede en metode til fremkomsten af ​​hurtige radiobrud fra eksplosioner i områder af rummet spredt med tætte partikler og magnetfelter.

Deres model foretrækker, men kræver ikke, en magnetar isom en kilde til eksplosioner. Magnetar er en ung neutronstjerne, som undertiden belches ladede partikler i form af en enorm udgave af koronal masseudkastningen, der forekommer på Solen. Hver ny eksplosion går ned i det omgivende rod. Når dette sker, bliver en shockbølge født, som igen udsender en kort laserlignende flash af radiobølger ind i universet.

"Generelt betyder det helt klart",siger James Corden, en astrofysiker ved Cornell University, og tilføjer dog, at yderligere detaljer skal udarbejdes. "Jeg vil sige, at dette er en god hest at sætte på."

Men hvad astronomer virkelig kan lide erDette er, hvad Metzger's teori genererer meget specifikke forudsigelser om, hvilke fremtidige FRB'er der skal se ud. Derfor kan disse forudsigelser verificeres ved testning. Det nye canadiske radioteleskop CHIME forventes at have mellem en og ti FRB'er om dagen, når det vil fungere fuldt ud i slutningen af ​​dette år. Under de første test sidste sommer opdagede han et dusin udbrud. Resultaterne af hans arbejde blev offentliggjort i januar. "Jeg tror, ​​at vi i løbet af det næste år vil kunne teste det meget godt," siger Shriharsh Tendulkar, en astrofysiker ved McGill University, medlem af FRB CHIME-holdet.

Ved hastigheden af ​​stødbølgen

Teori udviklet af Metgzer og hans kollegerBen Margalit og Lorenzo Sironi, baseret på det største gennembrud i FRB-sagen. I 2016 offentliggjorde et hold ledet af Laura Spitler fra Max Planck Institut for Radio Astronomi i Bonn, Tyskland sine resultater om den første nogensinde gentagne FRB i historien. Tidligere var hver af disse begivenheder enkelt. På grund af dette kunne astronomerne ikke spore, hvor de blev født på himlen, så de vidste ikke noget om blændinger, selvom de mente at de var langt ud over grænserne for vores galakse. Men en flash dukkede op efter den anden.

Og snart var radio-astronomer i stand til at opdage det.Oprindelse i en lille, deformeret dværggalakse. Forsøg på at presse alle anledninger fra disse radiosignaler, de fandt ud af, at alt er født i et tæt plasmaområde fanget af stærke magnetfelter. De fandt også, at bølgen var omgivet af en svag, men stabil radio dækning. Og i november i november registrerede astronomen Jason Hessels (sammen med Spitler og andre) noget underligt: ​​Hver udbrud i en brøkdel af en anden varighed indeholder faktisk flere bølger, der gradvist skifter fra højere til lavere radiofrekvenser.

For Metgzer-holdet, dette sidste tipsyntes overraskende kendt. I 1950'erne studerede fysikere eksplosive bølger af nukleare eksplosioner for at estimere deres udgangseffekt. I disse modeller absorberer stødfronter af nukleare eksplosioner mere gas, da de ekspanderer udad. Denne ekstra vægt nedsætter effekten, og da den sænker, skifter strålingen fra chokfronten ned i frekvensen på grund af Doppler-effekten.

Metgzer troede, at denne blast effektkan tyde på FRB's sande natur. Og pludselig pludselig begyndte CHIME-teleskopet i begyndelsen af ​​januar en anden tilbagevendende begivenhed. Denne gang gentagne radiosignaler viste det samme nedadgående frekvensskifte. "Ideen stammer fra den første gentagelse," siger Metzger. "Men efter at have set denne manifestation i FRB, tjente jeg dobbelt tempoet."

Nu har Metzger, Margalit og Sironi udgivet deresfuld model, hovedsagelig baseret på forklaringen af ​​input og output fra den første gentagelse. Forestil dig en magnetar, en bystørrelse neutronstjerne smedet i en supernova et par årtier før, med en kogende og bølgende overflade. Ligesom solen på en dårlig dag frigiver denne unge magnetar tilfældige udbrud, der skyder elektroner, positroner og måske endda tunge ioner ved hastigheder tæt på lysets hastighed.

Når dette materiale starter, møder detmed ældre partikler udgivet i tidligere udbrud. Hvor en ny udstødning kolliderer med en gammel, akkumuleres det et chokchok, inden for hvilket magnetfelter raser. Når choket skubbes ud, roterer elektronerne inde i magnetfelterne, og denne bevægelse skaber en bølge af radiobølger. Som chokchoket sænker, skifter signalet fra højere frekvenser til lavere. Og astronomer på jorden modtager spændende radiobeskeder.

Og selv om det hele lyder interessant, burde ideenvil passere den næste fase af testningen i historien om hurtige radioutbrud. Hidtil er dette det mest beregnede og dybt tænkte scenario. "De lavede de mest detaljerede beregninger og kunne give specifikke forudsigelser til observationerne," siger Spitler.

Metgzer modellen forudsiger en række specifikkefunktioner, som fremtidige FRB skal have. For det første bør alle fremtidige FRB'er følge den samme frekvensreduktion. De kan vise gammastråle- eller røntgenemissioner, som astronomer som Spitler allerede er begyndt at søge efter. De skal være placeret i galakser, hvor mange nye stjerner dannes, og der vises friske magnetarer. Og når de gentager sig, skal de tage pauser, efter at astronomerne har observeret en stor flash. På dette tidspunkt er systemet så tilstoppet med materiale, at efterfølgende blink ikke kan undslippe.

Nu vender Metgzer modellen meget udandre stadig levedygtige teorier. Hurtige radioutbrud kan skyldes sammensmeltningen af ​​neutronstjerner, som først blev fanget af teleskoper og tyngdekraftbølgetektorer i 2017. Neutronstjerner kan producere FRB, kolliderer med andre genstande, såsom sorte huller og hvide dværge, når de selv kollapser i sorte huller, eller når deres magnetiske kraftlinjer trækkes ud af stærke plasmastrømme.

Og det er ikke klart, om alle FRB'er kommer fra samme type begivenhed.

Data fortsætter med at akkumulere, feltet indsnævres. I løbet af de sidste fem måneder, mens CHIME var i idriftsættelsesfasen, opdagede forskerne flere udbrud, som de endnu ikke har præsenteret for offentligheden.

Efter flere år med at studere de spredte data og teoretiske drømme viste løsningen sig endelig at være i armlængde.

Abonner på vores kanal med nyheder i Telegram, for ikke at gå glip af nyheder fra rumfelter.