infos.ro

Astronomii raportează prima detectare a blițurilor radio ultraluminoase în propria noastră galaxie | Știri MIT

Jennifer Chu | MIT News Office,news.mit.edu

Exploziile radio rapide sunt fulgere de energie extrem de strălucitoare care durează o fracțiune de secundă, timp în care pot emite o putere de peste 100 de milioane de ori mai multă decât soarele.

De când au fost detectați pentru prima dată în 2007, astronomii au observat urme de explozii radio rapide, sau FRB, împrăștiate în univers, dar sursele lor au fost prea îndepărtate pentru a le desluși clar. Deci, a fost un mister ce obiecte astrofizice ar putea produce erupții radio atât de scurte, deși strălucitoare.

Acum astronomii de la MIT, Universitatea McGill, Universitatea din Columbia Britanică, Universitatea din Toronto, Institutul Perimetru pentru Fizică Teoretică și din alte părți raportează că au observat pentru prima dată explozii radio rapide în propria noastră galaxie. Pulsurile radio sunt cele mai apropiate FRB detectate până în prezent, iar apropierea lor a permis echipei să identifice sursa lor.

Se pare că impulsurile radio observate au fost produse de un magnetar – un tip de stea neutronică cu un câmp magnetic extrem de puternic. Fizicienii au emis ipoteza că magnetarii ar putea produce FRB. Aceasta este prima dată când oamenii de știință au dovezi observaționale directe că magnetarele sunt într-adevăr surse de explozii radio rapide.

„Există acest mare mister cu privire la ceea ce ar produce aceste mari izbucniri de energie, pe care până acum le-am văzut venind de la jumătatea universului”, spune Kiyoshi Masui, profesor asistent de fizică la MIT, care a condus analiza echipei FRB-ului. luminozitatea. „Este prima dată când reușim să legăm una dintre aceste explozii radio exotice rapide de un singur obiect astrofizic.”

Cercetătorii și-au publicat rezultatele astăzi în jurnal Natură. Autorii sunt toți membri ai Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), o echipă de peste 50 de oameni de știință condusă de Universitatea McGill, Universitatea din Columbia Britanică, Universitatea din Toronto, Institutul Perimetru pentru Fizică Teoretică și Cercetarea Națională. Consiliul Canadei.

Staccato izbucnește

Astronomii au captat semnale ale unui FRB folosind radiotelescopul CHIME la Observatorul Radio Astrofizic Dominion din Columbia Britanică. CHIME este alcătuit din patru reflectoare mari, fiecare lung cât un teren de fotbal și asemănătoare halfpipe-urilor de skateboard, care concentrează undele radio de intrare pe peste o mie de antene. Împreună, antenele monitorizează continuu tronsoane de cer pentru unde radio de intrare – energie emisă în banda radio a spectrului electromagnetic.

Spre sfârșitul lunii aprilie 2020, astronomii au observat câteva explozii de activitate, în banda de raze X a spectrului, de la un magnetar din Calea Lactee, către centrul galaxiei și la aproximativ 30.000 de ani lumină de Pământ. Magnetarul se numără printre câțiva magnetari cunoscuți din galaxia noastră și, până în aprilie, a fost, așa cum îl descrie Masui, un magnetar „funcționar”. Astronomii l-au etichetat SGR 1935+2154, pentru coordonatele sale pe cer.

„În comunitatea de astronomie a existat o oarecare discuție despre acest magnetar care a devenit activ în raze X și s-a menționat în colaborarea noastră că ar trebui să fim atenți la ceva mai mult din acest magnetar”, spune Masui.

Destul de sigur, echipa a descoperit că, la scurt timp după ce magnetarul a explodat în banda de raze X, CHIME a detectat două vârfuri ascuțite staccato în banda radio, la câteva milisecunde unul de celălalt, semnalând o explozie radio rapidă. Cercetătorii au reușit să urmărească exploziile radio până la un punct de pe cer care se afla într-o fracțiune de grad de SGR 1935+2154 – același magnetar care emite raze X cam în același timp.

„Dacă ar veni de la orice alt obiect apropiat de magnetar, ar fi o coincidență foarte mare”, spune Masui.

Masui a condus apoi efortul de a măsura luminozitatea magnetarului în timp ce genera exploziile radio – o sarcină dificilă, deoarece exploziile au fost detectate la periferia lui CHIME, unde telescopul este mai puțin sensibil, iar instrumentele sale sunt mai dificil de interpretat. Deci, echipa a folosit date de calibrare din alte surse astrofizice pentru a estima luminozitatea magnetarului.

În cele din urmă, au calculat că magnetarul, în fracțiunea de secundă în care FRB a fulgerat, a fost de 3.000 de ori mai strălucitor decât orice alt semnal radio magnetar care a fost încă observat.

„Măsurarea luminozității a fost cu adevărat ceea ce a stabilit că acesta nu este un puls normal”, spune Masui. „Aceasta este o explozie radio rapidă care are loc în propria noastră galaxie, care este de mii de ori mai strălucitoare decât orice alt puls pe care l-am văzut vreodată.”

“Ochii deschiși”

Acum că s-a demonstrat că magnetarele pot produce explozii radio rapide, întrebarea rămâne: cum? Deși propunerile abundă, oamenii de știință nu sunt siguri de modul exact în care FRB-urile sunt generate în univers și, în special, de modul în care magnetarii le-ar putea produce.

Majoritatea emisiilor radio din univers sunt produse printr-un proces cunoscut sub numele de radiație sincrotron, în care un gaz de electroni de înaltă energie care se mișcă aleatoriu interacționează cu câmpurile magnetice, într-un mod care emite energie la frecvențe radio. Undele radio sunt adesea generate în acest fel de găurile negre supermasive, rămășițele de supernovă și gazul fierbinte care se află în galaxii.

Dar fizicienii bănuiesc că magnetarii pot genera unde radio printr-un proces complet diferit, în care electronii, în loc să interacționeze aleatoriu cu un câmp magnetic, fac acest lucru în masă. Acest proces „coerent” ar fi similar cu modul în care generăm unde radio pe Pământ, prin direcționarea electronilor printr-un fir, în aceeași direcție.

„Credem că un fel de proces ca acesta, niște curenți coerenți care circulă prin spațiu, provoacă această emisie radio pe care o vedem”, spune Masui. „Mecanica modului în care se întâmplă asta din punct de vedere astrofizic, în magnetare sau pulsari, nu este bine înțeleasă.”

De când echipa a descoperit magnetarul cu explozie radio, alte grupuri au antrenat diferite telescoape pe sursă și au raportat că magnetarul a emis explozii radio ulterioare, deși nu la fel de intense ca FRB inițial.

„A făcut lucruri interesante și încercăm să punem cap la cap ce înseamnă totul”, spune Masui. „Avem ochii deschiși pentru alte magnetare, dar cel mai important lucru acum este să studiem această singură sursă și să analizăm cu adevărat ce ne spune despre modul în care sunt fabricate FRB”.

Această cercetare a fost finanțată, în parte, de Fundația Canada pentru Inovare și alte instituții de sprijin.

Sursa articol

You might also like