Радио вълни от известния FRB изненадващо дълги и закъснели

Вълни от цветна светлина от ярка звезда до плоски масиви от радиотелескопи през нощта. Вмъкнато със спирална галактика.

В тази илюстрация изблик на радиоизлъчване от повтарящ се бърз радиочестотен поток пристига в телескопа LOFAR. Частта на сигнала с най-голяма дължина на вълната (червен) е много по-дълга, отколкото се е виждало досега от бърз радиовзрив. Плюс това, излъчването с по-дълги вълни пристига около 3 дни по-късно от по-късата вълна (по-висока честота, показана в лилаво) част от емисията. Вмъкването е изображение на галактиката -домакин на този бърз радиоизрив, подобен на нашата домашна галактикамлечен път, но на 500 милиона светлинни години от нас. Изображение чрез D. Futselaar/ S.P. Tendulkar/АСТРОН.


Преди малко повече от десетилетие астрономите забелязаха изблици на радиовълни от Космоса, продължили справедливомилисекунди, сега известни като бързи радиоизриви (FRBs). Днес тези изблици все още са забулени в мистерия, тъй като астрономите работят, за да съберат улики за тяхната природа. Този месец (април 2021 г.) международен екип от астрономи обяви, че сега е счупил наблюдателен рекорд за FRB, чрез измерване на радиочестотни изблици от един от най-добре изучените FRBs-известен като FRB 20180916B-на по-ниски честоти (по-дълги дължини на вълните) от всякога преди. Те също така откриха, че пристига този много нискочестотен сигнал от FRB 20180916Bтри дни след товапо -висока честота на излъчване от същия обект. Това странно откритие предоставя нова и важна информация за загадъчния произход на FRB.

Изследването бешепубликуваниврецензиран Astrophysical Journal Lettersна 9 април.


Водещият автор на вестникаЗиги Плейнис, следдипломна изследователка от университета Макгил в Монреал, Канада, обясни:

Открихме бързи радио изблици до 110MHz, където преди тези изблици бяха известни само до 300 MHz. Това ни казва, че районът около източника на изблиците трябва да е прозрачен за нискочестотно излъчване, докато някои теории предполагат, че всички нискочестотни емисии ще бъдат абсорбирани веднага и никога няма да бъдат открити.

Екипът проучи повтарящ се FRB, известен като FRB 20180916B, който беше открит през 2018 г. Той се намира в покрайнините на галактика, подобна на нашата галактика Млечен път, на разстояние около 500 милионасветлинни години. Тъй като това се счита за близко в астрономическите мерки и тъй като взривът се повтаря, FRB е в центъра на няколко проучвания, разкривайки например, че имаПериодичност 16,3 днив своята дейност, което означава, че изпраща нов взрив на всеки 16 дни. Това го прави първият предсказуем радиовзрив.

Плеунис каза за ForVM, че има две преобладаващи обяснения за 16-дневния интервал между изблиците:


Една от възможностите е източникът на FRB да е в aдвоичен(двойна) система и FRB стават видими само от Земята за няколко дни веднъж при всяко орбитално въртене. През останалото време емисията е насочена далеч от нас или скрита. Другата възможност е източникът на FRB да епрецесиране[магнитният му полюс променя посоката си] и FRB стават видими само от Земята за няколко дни веднъж на всеки период на прецесия, когато емисията е насочена към нас.

Тези обяснения биха могли да обяснят времето от 16 дни между изблиците. Новото изследване също така установи, че емисията от FRB пристигав различно време, в зависимост от честотата (тоест по начин, пряко свързан с това колко дълги са вълните на сигнала). Екипът откри, че ново наблюдаваното нискочестотно радиоизлъчване последователно пристига три дни по-късно от това на по-високите честоти.

Усмихнат мъж с мустаци и зелени листа на заден план.

Зиги Плейнисв университета Макгил е водещият изследовател на ново проучване, което открива бързи радиочестотни сигнали при по -дълги вълни от всякога, пристигащи 3 дни по -късно от техните колеги с по -къси дължини на вълните. Изображение чрезЗ. Плеунис.

Как може да бъде? Всички електромагнитни излъчвания се движат със същата скорост, скоростта на светлината (186 000 мили в секунда, или 300 000 км в секунда). Какво би накарало нискочестотния сигнал да пристигне толкова късно? Плеунис обясни на ForVM теорията на астрономите за тридневното забавяне:


В много модели FRB се произвеждат в магнитното поле около aнеутронна звезда[силно компактна звезда], в лъч или конус, излъчван от магнитните полюси на звездата. Смята се, че излъчването, произведено на различни височини в това магнитно поле - по -близо или по -далеч от тялото на самата неутронна звезда - има различни характерни честоти поради променящите се условия на магнитното поле. Радиовълните с по-висока честота ще се произвеждат на по-ниски височини [по-близо до неутронната звезда], отколкото радиовълните с по-ниска честота.

Ако наистина има такъв вид връзка между разстоянието от звездата, където се произвежда взривът, и честотата на взрива, обясни Плеунис, тогава, поради движението на FRB и в двата сценария на 16-дневен взрив, гледайки от Земя, първо ще се изправиш към регионите по -близо до звездата, преди да „видиш“ районите с по -голяма надморска височина. Това означава, че първо ще измерите излъчването с по -високите честоти и след това, няколко дни по -късно, ще наблюдавате излъчването на по -ниските честоти.

С други думи, забавянето на пристигането на по-дългочестотното излъчване може да бъде следствие от ориентацията на неутронната звезда и нейното магнитно поле (ако приемем, че моделите са верни, че FRB могат да се произвеждат в магнитното поле на неутронна звезда). Плеунис продължи:

Ако подобен източник на FRB е ориентиран различно по отношение на Земята, би било възможно да се видят радиовълните с по -ниска честота преди радиовълните с по -висока честота в тази система.


Ако ви е трудно да си представите всичко това, не сте сами. Присъщото движение на FRB усложнява нещата, от една страна. За да бъде още по-трудно, магнитните полета рядко са еднакви полета с два добре дефинирани лъча от всеки полюс (кутията на учебника). Вместо това истинските магнитни полета в природата са много по -разхвърляни.

Диаграма: три ярки звезди с етикети и лъчи, блестящи от тях.

Тази схема илюстрира двата възможни сценария за производство на FRB. В първия сценарий (вляво), неутронна звезда и друга звезда обикалят около общ център на масата. В този сценарий можете да видите FRB само за няколко дни от Земята. Във втория сценарий (вдясно), неутронната звезда е единична. Неговият магнитен полюс - възможният източник на FRB сигнали - прецедира или променя посоката, което прави FRBs откриваеми от Земята само за няколко дни, когато емисията е насочена към нас. И в двата сценария избухването, което се е образувало по -далеч от неутронната звезда, пристигапо късноот емисията, образувана по-близо, което би обяснило 3-дневното забавяне за нискочестотното излъчване. Изображение чрез B. Zhang/Природата/ З. Плеунис (анотации).

Илюстрация на светлосиньо кълбо с дълги лъкове, излизащи от него на различни места.

Концепцията на художника за разхвърляните магнитни полета около aмагнитар, вид неутронна звезда, за която се смята, че има изключително мощно магнитно поле. Магнетарите са кандидат източници за много бързи радио изблици. Изображение чрез Карл Нокс/OzGrav.

Както Pleunis каза за ForVM,

Има много неизвестни по отношение на предшествениците на FRB и емисионния механизъм ... Не е задължително емисията да се произвежда в лъчите, излъчвани от магнитните полюси на [неутронната звезда], но емисията може да бъде произведена и в магнитно поле, тъй като изпъсква и се напуква, или може да бъде произведено по -далеч чрез взаимодействието на магнитното поле на неутронната звезда с, например, вятъра на спътникова звезда.

С други думи, това е много активна област на изследване и има още много да се научи. Плеунис продължи:

Защо излъчването има различна характерна честота на различни височини? Това ще зависи и от все още неизвестния емисионен механизъм за FRB.

Астрономите използваха два телескопа, TheКанадски експеримент за картографиране на интензитета на водорода(CHIME) и холандцитеНискочестотен масив(LOFAR). LOFAR разполага със станции, разпространени в цяла Европа, за да увеличи детайлите на данните. За този проект астрономите са настроили телескопа да наблюдава в диапазон 110-188 MHz (2,7 до 1,6 метра дължина на вълната).

Тъй като откритията са открити в края на този диапазон, астрономите смятат, че те могат да се простират още по -ниско и планират да наблюдават на още по -ниски честоти, за да научат повече.

Следното видео отJIVE и EVNописва повтарящия се FRB 20180916B:

Обърнете внимание, че вълните на електромагнитно излъчване - включително светлината - се измерват както с дължината на вълните (дължина на вълната), така и с това колко често се появяват (честота). Колкото по -дълга е дължината на вълната, толкова по -ниска е честотата и обратно; колкото по -къса е дължината на вълната, толкова по -висока е честотата. Добър трик да не се объркате е да запомните писмотоTHEза заTHEow честота/THEрегион с дължина на вълната, които са вълните, които обсъждаме в тази статия.

В крайна сметка: Астрономите са измервали радиовълни от добре познат повтарящ се бърз радиоизрив, който е много по-дълъг от всякога. Но не само това, радиосигналът също пристигна до телескопа изненадващо три дни след по -енергичната част от същото радиовзрив.

Източник: LOFAR Detection of 110–188 MHz Emission and Frequency-dependency Activity from FRB 20180916B

Чрез университета Макгил

Вашият ASTRON