Мистериозни радиосигнали от Космоса озадачават учените

М истериозни радиосигнали в Космоса продължават да се повтарят – астрономите откриха още 25. 

Подобно на гравитационните вълни (GWs) и гама-изригванията (GRBs), бързите радиоизбухвания (FRB) са едно от най-мощните и мистериозни астрономически явления. Това са избухвания, които отделят повече енергия за милисекунда, отколкото Слънцето за три дни.

Astronomers pull in record haul of 25 new repeating 'fast radio bursts' https://t.co/Z6SX98H1Jh pic.twitter.com/tkUCkSd6o6

— SPACE.com (@SPACEdotcom) April 26, 2023

Въпреки че повечето импулси продължават само милисекунди, има редки случаи, при които FRB се повтарят. Докато астрономите все още не са сигурни какво ги причинява и мненията се различават, специализираните обсерватории и международните сътрудничества драстично увеличиха броя на събитията, достъпни за изследване.

Водещата обсерватория е Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) има радиотелескоп от следващо поколение, разположен в радиоастрофизичната обсерватория Dominion (DRAO) в Британска Колумбия, Канада. Благодарение на голямото си зрително поле и широкото честотно покритие, този телескоп е незаменим инструмент за откриване на FRB (повече от 1000 източника до момента).

The Australian Square Kilometre Array Pathfinder radio telescope comprises 36 radio dishes, each 12m diameter, giving it the ability to rapidly survey large volumes of the cosmos, detect distant galaxies, study black holes and fast radio bursts. Very cool 😎 @CSIRO #space pic.twitter.com/sWaqudpUf9

— Tim Peake (@astro_timpeake) April 24, 2023

Използвайки нов тип алгоритъм, сътрудничеството CHIME/FRB откри доказателства за 25 нови повтарящи се FRB в данните на CHIME, които са открити между 2019 и 2021 г.

Сътрудничеството CHIME /FRB включва астрономи и астрофизици от Канада, САЩ, Австралия, Тайван и Индия.

Въпреки мистериозната си природа, това, което знаем за FRB е, че събитията пристигат на Земята приблизително хиляда пъти на ден над цялото небе. Нито една от теориите или моделите, предложени до момента, не може да обясни напълно всички свойства на проявите или източниците.

Докато някои се смята, че са причинени от неутронни звезди и черни дупки (дължащи се на високата енергийна плътност на заобикалящата ги среда), други продължават да се противопоставят на класификацията. Поради това продължават да съществуват други теории, вариращи от пулсари и магнетари до GRB.

Най-голям интерес, несъмнено буди версията за опит за извънземна комуникация.

Before the end of the year, upgrades to a suite of telescopes are expected to increase the localization rate of fast radio bursts to their host galaxies by more than an order of magnitude – potentially revolutionizing our understanding of the universe. https://t.co/R5DYoavxsu

— Physics World (@PhysicsWorld) April 17, 2023

Първоначално CHIME е проектиран да измерва историята на разширението на Вселената чрез откриване на неутрален водород.

Приблизително 370 000 години след Големия взрив Вселената е била проникната от този газ и единствените фотони са били или реликтовото лъчение от Големия взрив – космическият микровълнов фон (CMB) – или това, освободено от неутрални водородни атоми.

Поради тази причина астрономите и космолозите наричат ​​този период „тъмните векове“, които завършват приблизително 1 милиард години след Големия взрив, когато първите звезди и галактики започват да рейонизират неутрален водород (Ерата на рейонизацията).

По-конкретно, CHIME е проектиран да открива дължината на вълната на светлината, която неутралният водород абсорбира и излъчва, известна като 21-сантиметрова водородна линия . По този начин астрономите биха могли да измерят колко бързо се е разширявала Вселената през „тъмните векове“ и да направят сравнения с по-късни космологични епохи, които могат да се наблюдават.

Three Fast Radio Bursts Punched Right Through a Nearby Galaxy https://t.co/bG3yTCLKPN By @Nancy_A pic.twitter.com/AiJsgA31K2

— Universe Today (@universetoday) April 18, 2023

Оттогава обаче CHIME се е доказал като идеален за изучаване на FRB, благодарение на широкото си зрително поле и диапазона от честоти, които покрива (400 до 800 MHz). Това е целта на CHIME/ FRB Collaboration, която е да открие и характеризира FRB и да ги проследи до техните източници.

В документ, публикуван през август 2021 г., CHIME/FRB Collaboration представи първия каталог с голяма извадка от FRB, съдържащ 536 събития, открити от CHIME между 2018 и 2019 г., включително 62 прояви от 18 докладвани по-рано повтарящи се източника.

За това най-ново проучване Плеунис и колегите му разчитаха на нов алгоритъм за групиране, който търси множество събития, разположени заедно в небето с подобни DM.

„Можем да измерим позицията на небето на бързия радиоизблик и да измерим дисперсията до определена точност, която зависи от дизайна на телескопа, който се използва“, каза Плеунис.

„Алгоритъмът за клъстериране взема предвид всички бързи радиоизбухвания , които телескопът CHIME е открил, и търси клъстери от FRB, които имат постоянни позиции на небето и мерки за дисперсия в рамките на несигурността на измерването. След това правим различни проверки, за да сме сигурни, че изблиците в клъстера наистина идват от същия източник."

От над 1000 FRB, открити до момента, само 29 бяха идентифицирани като повтарящи се по природа. Нещо повече, беше установено, че почти всички повтарящи се FRBs се повтарят по нередовни начини. Единственото изключение е FRB 180916, открит от изследователи в CHIME през 2018 г. (и докладван през 2020 г. ), който пулсира на всеки 16,35 дни.

С помощта на този нов алгоритъм, сътрудничеството CHIME/FRB откри 25 нови повтарящи се източника, почти удвоявайки броя, наличен за изследване. В допълнение, екипът отбеляза някои много интересни характеристики, които биха могли да дадат представа за техните причини и характеристики. Както добави Плеунис:

„Когато внимателно преброим всички наши бързи радиоизбухвания и източниците, които се повтарят, откриваме, че само около 2,6 процента от всички бързи радиоизбухвания, които открием, се повтарят. За много от новите източници открихме само няколко изблика, което прави източниците доста неактивни. Почти толкова неактивни, колкото източниците, които сме виждали само веднъж.Следователно не можем да изключим, че източниците, за които досега сме виждали само един изблик, в крайна сметка ще покажат и повторни изблици. Възможно е всички източници на бързи радиоизбухвания в крайна сметка да се повторят, но много източници да не са много активни. Всяко обяснение за бързите радиоизбухвания трябва да може да обясни защо някои източници са хиперактивни, докато други са предимно тихи."

Astronomers in the Canadian-led CHIME/FRB Collaboration have doubled the number of known repeating sources of mysterious flashes of radio waves, known as fast radio bursts (FRBs). Among them are astronomers from @UofT.

Through the discovery of 25 new repeating sources, the team… pic.twitter.com/shJc3KZ48B

— Dunlap Institute (@DunlapInstitute) April 26, 2023

Тези констатации биха могли да помогнат при бъдещи проучвания, които ще се възползват от радиотелескопите от следващо поколение, които ще започнат да функционират през следващите години.

Те включват обсерваторията Square Kilometer Array (SKAO), която се очаква да събере първата си светлина до 2027 г. Разположен в Австралия, този телескоп със 128 чинии ще бъде обединен с масива MeerKAT в Южна Африка, за да се създаде най-големият радиотелескоп в света.

Междувременно удивителната скорост, с която се откриват нови FRB (включително повтарящи се събития), може да означава, че радиоастрономите може да са близо до пробив.