Etwas will wirklich unsere Aufmerksamkeit. Ein Objekt setzte in 47 Tagen 1.652 schnelle Funkimpulse frei
Die energetischen Phänomene bekannt als Schnelle Radio-Bursts (FRBs) sind heute eines der größten kosmischen Mysterien. Diese mysteriösen Lichtblitze sind im Radiowellenbereich des Spektrums sichtbar und dauern normalerweise nur wenige Millisekunden, bevor sie für immer verschwinden. Seit der erste FRB im Jahr 2007 beobachtet wurde, haben sich Astronomen auf den Tag gefreut, an dem Instrumente mit ausreichender Empfindlichkeit sie regelmäßig nachweisen können.
Dieser Tag ist gekommen mit der Fertigstellung des 500-Meter-FAST-Radioteleskop (alias Tianyan, 'Auge des Himmels'). Seit seiner Inbetriebnahme hat dieses Observatorium die Zahl der entdeckten FRBs erheblich erweitert. In der Tat, nach Forschungen unter der Leitung von Nationale Astronomische Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAO/CAS) entdeckte das Observatorium insgesamt 1.652 unabhängige Ausbrüche aus einer Hand in 47 Tagen.
Die Forschung, die kürzlich in der Zeitschrift erschienen ist Wissenschaft , wurde von Forschern der Kommensale Radioastronomie FAST Survey (Handwerk) Projekt. CRAFTS umfasst Forscher aus den Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science , das Max-Planck-Institut für Radioastronomie , das Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) und mehreren Universitäten in China, Australien und den USA.
Um dieses Phänomen einzudämmen, sind FBRs hochenergetisch und produzieren innerhalb von Millisekunden die Solarleistung eines Jahres. In seltenen Fällen haben Astronomen Ausbrüche gefunden, die sich in der Natur wiederholten, was es ihnen ermöglichte, Folgestudien durchzuführen. Während der Ursprung dieser Ausbrüche noch unbekannt ist, reichen mögliche Erklärungen von hypermagnetisierten Neutronensternen und Schwarzen Löchern über kosmische Strings, die vom Urknall übrig geblieben sind, bis hin zu außerirdischen Übertragungen!
Diese exotische Erklärung ist besonders reizvoll, wenn es um sich wiederholende FRBs geht, da sich Wiederholungen für künstliche Erklärungen eignen. Dazu gehört das Signal mit der Bezeichnung FRB 121102, das ursprünglich im Jahr 2012 entdeckt wurde und der erste bekannte Repeater und der erste gut lokalisierte FRB ist. Dieses Signal wurde nicht nur zu einer 3 Milliarden Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie verfolgt, sondern platzt auch immer wieder in ziemlich regelmäßigen Abständen.
Frühere Beobachtungen ergaben, dass es sich in einem 157-Tage-Zyklus wiederholt, der aus einer 67-tägigen inaktiven Phase besteht, gefolgt von einer 90-tägigen Periode, in der es wiederholt intensive Radioflares aussendet. In den letzten Jahren haben Pei Wang und die vielen am FAST-Teleskopprojekt beteiligten Institutionen die FRB 121102 überwacht und mehrere sich wiederholende Bursts aufgezeichnet – einen bestand aus 20 Pulsen an einem Tag und einen anderen, bei dem 12 Bursts in zwei Stunden beobachtet wurden.
Daraus konnten Wang und seine Kollegen die Schätzungen des Zyklus von FRB 121102 verfeinern, den sie jetzt auf 156,1 Tage setzen. Als sie jedoch die von FAST während der Inbetriebnahmephase erhaltenen Backend-Daten untersuchten, stellten sie fest, dass FRB 121102 eine wirklich energiegeladene Phase erlebte. Während der drei Monate ab 29. AugustNSbis 29. OktoberNS, 2019, FAST erkannte nicht weniger als 1.652 unabhängige Ausbrüche in 59,5 Stunden über 47 Tage hinweg.
Das Green Bank Telescope überwacht die Galaxie auf Fast Radio Bursts (FRBs). Bildnachweis: UC Berkeley
Während die Rate der Funkimpulse während dieser Zeit variierte, trat während der Spitzenstunde ein Rekord von 122 Bursts auf – die höchste Ereignisrate, die jemals von einem FRB beobachtet wurde. Basierend auf den erkannten Bursts stellten die Forscher fest, dass sie eine Spitzenenergieäquivalenz von 480 Nonillionen (4,8 × 10 .) aufweisen37) ergs bei 1,25 GHz, unterhalb dessen die Erkennung von Bursts unterdrückt wird. Wie Dr. Wang in a . sagte CAS-Newsroom Veröffentlichung:
„Die Gesamtenergie dieses Burst-Sets beträgt bereits 3,8% dessen, was von einem Magnetar verfügbar ist, und zwischen 1 ms und 1000 s wurde keine Periodizität gefunden, was die Möglichkeit stark einschränkt, dass FRB 121102 von einem isolierten kompakten Objekt stammt. ”
Sie stellten auch fest, dass die Energieverteilung von Bursts bimodal ist, was bedeutet, dass sie je nach Energieniveau auf zwei Arten verteilt werden. Mit anderen Worten, sie fanden heraus, dass schwächere FRB-Pulse zufälliger sind, während starke mit größerer Konsistenz auftreten. Darüber hinaus ermöglichten diese neuesten Ergebnisse dem Team auch, das Spektrum der theoretischen Ursachen zu untersuchen und einzugrenzen.
Zum einen stellt der Mangel an Periodizität (oder Quasi-Periodizität) dieses sich wiederholenden FRB die Vorstellung in Frage, dass es von einem einzelnen rotierenden kompakten Objekt (auch bekannt als Schwarzes Loch oder Neutronenstern) herrührt. Zweitens benachteiligt die hohe Burst-Rate energiereiche oder erfundene Mechanismen, was die Theorien der außerirdischen Wirkung in Frage stellt. Vor allem aber fanden sie heraus, dass die hohe Trittfrequenz dieser Ausbrüche (von denen viele im Laufe von einstündigen Spannen passieren) zukünftige statistische Studien erleichtern wird.
Künstlerische Darstellung des Lorimer Burst, beobachtet vom Radioobservatorium Arecibo. Bildnachweis und Copyright: Danielle Futselaar
Grundsätzlich gehen sie davon aus, dass Astronomen in der Lage sein werden, die periodische Natur dieser Ausbrüche mit Suchzeiten zwischen 1 Millisekunde und 1000 Sekunden zu untersuchen. Darüber hinaus erwarten sie, dass das FAST-Teleskop eine entscheidende Rolle spielen wird. „Als größte Antenne der Welt erweist sich die Empfindlichkeit von FAST als förderlich, um die Feinheiten kosmischer Transienten, einschließlich FRBs, aufzudecken“, sagte Prof. Li.
In neueren Nachrichten hat das CRAFTS-Projekt die Entdeckung von sechs neuen FRBs gemeldet, darunter ein Repeater, der dem FRB 121102 ähnelt. Diese und andere Radioquellen sind auf der CRAFTS-Website .
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