tér

A csillagászok meg tudták magyarázni a titokzatos rádió üzenetet az űrből

Valahol az év elején Brian Metzger rájötthogy ő maga hagyta magát - nincs beérkező levél, nincs lecke -, és mi lehet, csak talán, válaszolt a csillagászat egyik legmaradóbb rejtélyére. Dühös lett, és megpróbálta ragaszkodni ehhez a válaszhoz, attól tartva, hogy egy kis hiba mindent elronthat, vagy hogy valaki más összerakja az összes darabot. "Próbálom lépést tartani, mert más emberek is láthatják" - mondja Metzger, a Columbia Egyetem asztrofizikusa.

A világ sok más tudósával együttMetgzer az elmúlt években brainstormingot töltött, és megpróbálta megérteni a gyors rádiószakadásokat. Ezek az intenzív és megmagyarázhatatlan rádiójelek milliszekundumos villogásai, amelyek átterjednek az égbolton, és átmenetileg eltakarják a rádióimpulzusokat galaxisunkban, annak ellenére, hogy több milliószor vannak tovább. 2013-ig sok asztrofizikus általában megkérdőjelezte létezését. Az évek során a tudósok tucatnyi magyarázatot adtak a megjelenésük okainak. Egy katalógus 48 különálló elméletet tartalmaz.

Vagyis több elmélet létezett, mint maguk az események, amelyeket megpróbáltak magyarázni.

Gyors rádiójel: mi ez?

Az FRB elméletnek két részre van szüksége. Van egy gyanúsított - egy asztrofizikai szörny, amely hatalmas mennyiségű energiát bocsáthat ki. Van egy fegyver - valami, ami ezt az energiát fényes, csodálatos és szokatlan rádiójelré alakítja.

Most Metzger és kollégái ezt hiszikképesek voltak helyrehozni a tetthelyet. A hónap elején egy cikket tettek közzé az arXiv.org preprints webhelyén, amelyben vázlatos módszert mutattak be a robbanásokból származó gyors rádió-robbanások kialakulására olyan térben, ahol sűrű részecskefelhők és mágneses mezők vannak kitéve.

Modelleik inkább, de nem igényelnek mágneses behatolástmint robbanás forrása. A mágnesesség egy fiatal neutroncsillag, amely a töltött részecskéket néha lehorgonyozza a koronális tömegkiadás óriási változatának formájában, amely a Napon fordul elő. Minden új robbanás összeomlik a környező rendetlenséggel. Amikor ez megtörténik, sokkhullám születik, amely viszont egy rövid lézerszerű rádióhullámot bocsát ki az univerzumba.

"Általános szempontból határozottan van értelme",- mondja James Corden, a Cornell Egyetem asztrofizikusa, ugyanakkor hozzáteszi, hogy további részletek kidolgozására van szükség. "Azt mondanám, hogy ez jó ló, amelyet fel lehet rakni."

A csillagászok azonban igazán szeretnekez az, amit Metzger elmélete elég konkrét előrejelzéseket generál arról, hogy miként kell kinéznie a jövőbeli FRB-k. Következésképpen ezeket az előrejelzéseket teszteléssel lehet igazolni. Az új kanadai CHIME rádióteleszkóp várhatóan napi egy-tíz FRB-vel lesz, amikor teljes kapacitással működik ez év végén. A tavaly nyári kezdeti tesztek során tucatnyi kitörést fedezett fel. Munkája eredményeit januárban közzétették. "Úgy gondolom, hogy a következő évben nagyon jól meg tudjuk próbálni." - mondja Shriharsh Tendulkar, a McGill Egyetem asztrofizikusa, az FRB CHIME csapat tagja.

A sokkhullám sebességén

Metgzer és munkatársai által kidolgozott elméletBen Margalit és Lorenzo Sironi, az FRB-ügy legnagyobb áttörése alapján. 2016-ban Laura Spitler vezetése alatt álló csoport a németországi Bonniban, a Max Planck Rádiós Asztronómiai Intézetből közzétette az első ismételt FRB-ről. Korábban ezek az események egyediek voltak. Emiatt a csillagászok nem tudták követni, hol születtek az égen, tehát nem tudtak semmit a fáklyákról, bár azt gyanították, hogy ezek messze túlmutatnak a galaxisunkon. De egy villanás jelent meg a másik után.

És hamarosan a rádiócsillagászok észlelhetik azt.egy kicsi, deformált törpe galaxisból származnak. Megpróbálva kinyomtatni minden nyomot ezekből a rádiójelekből, rájöttek, hogy minden egy sűrű plazma régióban született, amelyet erős mágneses terek fogtak el. Azt is megállapították, hogy a túlfeszültséget homályos, de stabil rádiófények veszik körül. És tavaly novemberben Jason Hessels csillagász (Spitlerrel és másokkal) valami furcsát észlelt: a második időtartam töredékének mindegyik kitörése valójában több hullámtáblát tartalmaz, amelyek fokozatosan lefelé mozognak a magasabbról az alacsonyabb rádiófrekvenciákra.

A Metgzer csapat számára ez az utolsó tippmeglepően ismerősnek tűnt. Az 1950-es években a fizikusok megvizsgálták a nukleáris robbanások robbanásveszélyes hullámait, hogy megbecsüljék kimeneti teljesítményüket. Ezekben a modellekben a nukleáris robbanások sokkoló frontjai több gázt vesznek fel, amikor kifelé terjednek. Ez a kiegészítő súly lelassítja az ütést, és mivel lassul, a sokkoló front által kibocsátott sugárzás a Doppler-hatás következtében csökkenti a frekvenciát.

Metgzer szerint ez a robbanáshatásutalhat az FRB valódi természetére. És hirtelen, hirtelen, január elején a CHIME távcső felvette egy újabb ismétlődő eseményt. Ezúttal az ismétlődő rádiójelek ugyanazt a lefelé irányuló frekvenciaeltolódást mutatták. "Az ötlet az első ismétlésből származott" - mondja Metzger. "De miután láttam ezt a megnyilvánulást az FRB-ben, megdupláztam a tempót."

Most Metzger, Margalit és Sironi megjelentegy teljes modell, amely elsősorban az első ismétlés bemeneteinek és kimeneteinek magyarázatán alapul. Képzeljünk el egy mágneses magnéziumot, egy városi méretű neutroncsillagot, amelyet néhány évtizeddel ezelőtt kovácsoltunk egy szupernóvában, forráspontú és hullámos felülettel. Mint a rossz nap a nap, ez a fiatal mágnes véletlenszerű robbanásokat bocsát ki, amelyek elektronokat, pozitronokat és talán még nehéz ionokat is lőnek a fénysebességhez közeli sebességgel.

Amikor ez az anyag elindul, találkozikaz idősebb részecskékkel, amelyeket az előző robbanások során kibocsátottak. Ha egy új kidobás ütközik egy régival, akkor sokkhatást halmoz fel, amelyen belül a mágneses mező dühöng. A sokk kitolásakor a belső elektronok a mágneses mező vonalai mentén forognak, és ez a mozgás rádióhullámok sorozatát okozza. Amint a sokk lelassul, a jel a magasabb frekvenciáktól az alacsonyabbra vált. És a csillagászok a Földön izgalmas rádióüzeneteket kapnak.

És bár mindez érdekesnek hangzik, az ötletnek ezt kelleneátteszi a tesztelés következő szakaszát a gyors rádiószakítások történetében. Eddig ez a leginkább kiszámított és mélyen átgondolt forgatókönyv. "Elkészítették a leg részletesebb számításokat, és képesek voltak konkrét előrejelzéseket adni a megfigyelésekhez" - mondja Spitler.

A Metgzer-modell számos specifikusat jósololyan tulajdonságok, amelyekkel a jövőbeli FRB-knek rendelkezniük kellene. Először is, minden jövőbeli FRB-nek ugyanazt a frekvenciacsökkentést kell követnie. Meg tudják mutatni olyan gamma- vagy röntgenkibocsátást, amelyet az olyan csillagászok, mint Spitler, már elkezdtek keresni. A galaxisokban kell lennie, ahol sok új csillag képződik és friss mágnesek jelennek meg. És amikor ismétlődnek, szünetet kell tartaniuk, miután a csillagászok megfigyeltek egy nagy villanást. Ezen a ponton a rendszer annyira eltömődött anyaggal, hogy a következő villogások nem kerülhetnek ki.

Most a Metgzer modell sokat néz szembemás, még életképes elméletek. A gyors rádiószakadás a neutroncsillagok összeolvadásának következménye lehet, melyeket először a távcsövek és a gravitációs hullámdetektorok vettek fel 2017-ben. A neutroncsillagok FRB-t okozhatnak, és ütközhetnek más tárgyakkal, például a fekete lyukakkal és a fehér törpékkel, amikor maguk fekete lyukakba esnek, vagy ha mágneses erővonalaikat az erős plazmaáram húzza ki.

És nem világos, hogy az összes FRB egyetlen típusú eseményből származik-e.

Az adatok továbbra is felhalmozódnak, a mező szűkül. Az elmúlt öt hónapban, amíg a CHIME az üzembe helyezés szakaszában volt, a tudósok további felszakításokat fedeztek fel, amelyeket még nem mutattak be a nyilvánosság számára.

A szétszórt adatok és az elméleti álmok több éves tanulmányozása után a megoldás végül szokásos piaci helyzetbe került.

Iratkozzon fel a telegram hírcsatornájára, hogy ne hagyja ki az űrmezőkről származó híreket.