Szybkie rozbłyski radiowe były tajemnicą, gdy zostały zaobserwowane po raz pierwszy. Na początku każdy FRB działał zgodnie z tym samym schematem: potężny przypływ energii na falach radiowych, który trwał krócej niż sekundę, a potem rozbłysk zniknął i nigdy się nie powtórzył. Początkowo podejrzewaliśmy, że FRB może być awarią sprzętu w naszych detektorach, ale z czasem częstotliwość strumieni przekonała nas, że są prawdziwe.
Od tego czasu zidentyfikowaliśmy Źródła częstych wybuchów oraz łączenie FRB ze źródłem, które wytwarza energię poza pasmem radiowym. To w końcu pomogło nam wskazać palcem z jednego źródła: magnetary lub gwiazdy neutronowe, które mają bardzo intensywne pola magnetyczne.
Teraz rzeczywistość odeszła i małpi klucz został wrzucony do tej pięknej i prostej interpretacji. Zidentyfikowano nowe, powtarzające się źródło FRB, które znajduje się w miejscu, w którym nie spodziewalibyśmy się znaleźć żadnych magnesów. Nie oznacza to, że źródło nie magnetara, ale musimy uciec się do pewnych nietypowych wyjaśnień jego powstawania.
wirujące neutrony
Magnetar jest formą gwiazdy neutronowej, która pozostaje po zapadnięciu się gwiazdy, która jest wystarczająco masywna, aby wytworzyć supernową, ale nie wystarczająco masywną, aby utworzyć czarną dziurę. Kiedy ta pozostałość zostaje skompresowana w zupę neutronową, materia gwiazdy neutronowej kurczy się, aż osiągnie szerokość zaledwie około 20 kilometrów. Ten zwarty obiekt dziedziczy całą energię rotacyjną swojej gwiazdy macierzystej, powodując, że obraca się ona w szybkim tempie, często zwiększanym przez dodanie materii spadającej z jego otoczenia.
W wielu przypadkach ta szybka rotacja skutkuje powstaniem pulsarów, które są gwiazdami neutronowymi ze źródłami promieniowania, które wydają się szybko błyskać podczas rotacji gwiazdy. W innych gwiazda neutronowa ma silne pole magnetyczne, co czyni ją magnetarem. Intensywne linie pola magnetycznego magnetara są poruszane przez jego obrót, co często powoduje interakcje o wysokiej energii z jego otoczeniem.
Ale te wysokoenergetyczne zjawiska nie trwają długo, przynajmniej z astronomicznego punktu widzenia. Wszystkie te energetyczne interakcje z otoczeniem powodują, że gwiazda neutronowa traci energię, spowalniając jej rotację i zmniejszając intensywność wytwarzanego przez nią światła. Na przykład uważa się, że pociągi magnetyczne mają żywotność zaledwie 10 000 lat, zanim znikną w spokojniejszej egzystencji.
Ponadto supernowa, która tworzy gwiazdy magnetarowe, występuje w stosunkowo młodych gwiazdach, zwykle mających zaledwie kilka milionów lat.
Ta kombinacja – wczesna śmierć gwiazdy i krótkie życie magnetyczne – oznacza, że magnetary będziemy widzieć tylko w regionach obfitujących w młode gwiazdy. Założono, że starsze gromady gwiazd widziały powstawanie magnetarów i wyblakły miliardy lat temu.
Skąd to było?
Nowa praca, wykonana przez duży międzynarodowy zespół, obejmowała kontynuację odkrycia innego powtarzającego się źródła FRB, zwanego FRB 20200120E. Aby określić lokalizację FRB 20200120E, zespół wykorzystał możliwości analityczne Europejskiej Sieci Bardzo Długiej Interferometrycznej, która może wykorzystywać do 22 teleskopów. rozsianych po całym świecie. Zespół był w stanie uzyskać wystarczającą liczbę teleskopów skierowanych na powtarzające się źródło, aby sfotografować pięć pojedynczych FRB.
Sposób, w jaki działa rekonstrukcja danych z tych różnych teleskopów, sprawia, że pojedynczy plusk nie da nam dokładnej lokalizacji. Alternatywnie można zidentyfikować zbiór potencjalnych miejsc. Łącząc miejsca odpowiadające każdemu z tych wybuchów, naukowcy byli w stanie określić potencjalną lokalizację źródła FRB.
Tym źródłem okazała się kulista gromada gwiazd w pobliskiej galaktyce M81. Bazując na pozostałych niepewnościach dotyczących lokalizacji FRB 20200120E i częstotliwości gromad kulistych w M81, zespół badawczy szacuje, że prawdopodobieństwo braku FRB 20200120E w tej gromadzie kulistej wynosi około 1 na 10 000.
Przeszukanie tej witryny nie ujawniło spójnego źródła sygnałów radiowych. Nie znaleziono źródeł wysokiej energii, na podstawie poszukiwań za pomocą teleskopów rentgenowskich i gamma. Dlatego nie ma tam wyraźnego obiektu wysokoenergetycznego.
Co jest znowu stare i nowe?
Ta strona jest dziwna. Najbardziej charakterystyczne dla gromad kulistych jest to, że składają się one z grup starożytnych gwiazd. Jest mało prawdopodobne, aby istniała jakakolwiek supernowa, w której przez miliardy lat formowały się gwiazdy neutronowe. Więc to prawdopodobnie wykluczyłoby obecność magnesów, prawda?
Nie całkiem. Kilka mechanizmów może wytworzyć magnetar bez supernowej lub długo po jej pojawieniu się. Mechanizmy te są w większości zależne od pobliskiej gwiazdy towarzyszącej. Gdyby towarzysz był zwykłą gwiazdą, mógłby zasilać materię gwiazdą białego karła, dopóki karzeł nie zapadnie się w gwiazdę neutronową. Albo różne grupy białych karłów i gwiazd neutronowych mogą się łączyć, tworząc również gwiazdę neutronową. Wreszcie wiemy, że zwykły towarzysz może „obracać” poprzednio spokojną gwiazdę neutronową, zasilając ją materią.
Każdy z tych procesów może wytworzyć magnetar w grupie starożytnych gwiazd. Może być trudno określić, który proces – jeśli w ogóle – faktycznie miał miejsce w FRB 20200120E, biorąc pod uwagę widoczny brak jakiejkolwiek aktywności niezwiązanej z wybuchem w witrynie.
W każdym razie wyniki sugerują, że jeśli magnetyzm jest źródłem wszystkich FRB, możemy oczekiwać, że zobaczymy je w znacznie szerszym zakresie środowisk niż oczekiwano przed tym odkryciem. Możemy jeszcze nie chcieć wykluczyć rozważenia źródeł niemagnetycznych.
Natura, 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04354-w (O DOI).