Naturalesa desconeguda de les ràfegues còsmiques

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Un dels fenòmens còsmics més misteriosos són les ràfegues ràpides de ràdio. Es tracta de senyals de ràdio curts, de diversos mil·lisegons de durada, de naturalesa desconeguda, que resulten de l'alliberament d'una enorme quantitat d'energia. Ha passat més d'una dècada des del seu descobriment, però els astrofísics encara estan intentant esbrinar els mecanismes de la seva aparició. Els investigadors citen estrelles de neutrons, forats negres i fins i tot transmissors de civilitzacions alienígenes com a possibles fonts.

Senyals misteriosos

Amb ràfegues ràpides de ràdio, en mil·lisegons, s'allibera tanta energia com ha emès el Sol durant diverses desenes de milers d'anys. La hipòtesi principal és que són causades per esdeveniments catastròfics, com la fusió de dues estrelles de neutrons, un flaix de l'evaporació d'un forat negre o la transformació d'un púlsar en un forat negre. Durant molt de temps, es va creure que les ràfegues de ràdio només es poden produir una vegada, però el 2015 es va descobrir que la ràfega de ràdio ràpida FRB 121102 registrada anteriorment es repeteix de manera no periòdica.

FRB 121102 es troba en una galàxia nana a tres mil milions d'anys llum de la Terra, i durant uns quants anys va romandre l'única font coneguda de ràfegues de ràdio recurrents, malgrat les recerques acurades. No obstant això, el gener de 2019, va aparèixer un article de científics de la col·laboració canadenca CHIME a la revista Nature, en què s'informava sobre el re-registre de senyals d'una altra font: 180814. J0422 + 73. El radiotelescopi interferomètric CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) ha registrat sis ràfegues de ràdio ràpides que provenien d'una galàxia a 1.300 milions d'anys llum de distància.

Els senyals en la seva estructura de freqüència i característiques espectrals s'assemblaven als senyals de FRB 121102, la qual cosa indica un mecanisme similar de la seva formació i la mateixa naturalesa de la font. El descobriment indica l'existència d'un tipus separat de ràfegues ràpides de ràdio, que no poden ser causades per esdeveniments catastròfics precisament per la seva recurrència.

Galàxia silenciosa

L'agost de 2019, un equip internacional de científics va identificar per primera vegada la font d'una ràdio ràpida FRB 180924, que es va originar en una galàxia a quatre mil milions d'anys llum de distància.

Mitjançant l'interferòmetre de ràdio ASKAP situat a Austràlia, els astrònoms van determinar la ubicació de la font FRB i després van calcular la distància fins a ella mitjançant l'anàlisi de dades dels telescopis terrestres òptics Gemini, Keck i VLT. Va resultar que la bengala de ràdio es va produir en una galàxia massiva de la mida de la Via Làctia, a 13 mil anys llum del seu centre. Un tret característic de la galàxia és l'absència de processos per al naixement de noves estrelles.

Això contrasta amb el senyal repetitiu FRB 121102, que es troba a la regió de formació estel·lar activa. Així, les ràfegues de ràdio ràpides simples i repetitives han de tenir orígens diferents. En el cas de FRB 121102, el senyal de ràdio semblava passar per un potent camp magnètic al voltant d'un magnetar, un tipus especial d'estrella de neutrons.

Aviat, els astrònoms de l'Institut Tecnològic de Califòrnia als Estats Units van informar del descobriment d'una altra ràdio ràpida FRB 190523, que també es va produir en un entorn relativament tranquil, en una galàxia anàloga a la Via Làctia i es troba a 7.900 milions d'anys llum de distància. de la Terra.

Ambdós descobriments refuten que les ràfegues ràpides només es poden produir en galàxies nanes joves que contenen un gran nombre de magnetars.

Vuit bessons

L'agost de 2019, va aparèixer un article de la col·laboració canadenca CHIME al dipòsit de preimpressió arXiv.org, que informava de la detecció de vuit senyals de ràdio repetitius. Dues fonts de senyals de ràdio - FRB 180916 i FRB 181119 - van parpellejar més de dues vegades (deu i tres vegades, respectivament), la resta va enviar senyals de ràdio repetits només una vegada, amb la pausa més llarga entre la gravació d'ones de ràdio va ser de 20 hores. Segons els investigadors, això pot indicar que molts FRB són realment repetitius, però alguns són més actius que altres.

La majoria de les vuit noves ràfegues ràpides de ràdio van mostrar una disminució de la freqüència del senyal amb cada ràfega repetida, que pot ser la clau per entendre el mecanisme que produeix aquests fenòmens. A més, FRB 180916 té les taxes de dispersió del senyal més baixes, cosa que indica la proximitat relativa de la font a la Terra. També podria ajudar a determinar la naturalesa de la ràdio, van concloure els investigadors.

Estrelles de l'infern

A finals de l'estiu del 2019, els científics del Centre Nacional de Radioastrofísica de l'Índia van informar que els magnetars encara són una de les fonts més probables de ràfegues ràpides de ràdio (almenys repetitives).

El magnetar anòmal XTE J1810-197 es va observar amb el ràdio telescopi d'ondes de metro gegant. Es van registrar polsos d'emissió de ràdio en mil·lisegons, semblants a flaixos de repetició de FRB 180814. J0422 + 73.

Aquest magnetar es troba a 10 mil anys llum de la Terra. Va ser descobert l'any 2003 i va deixar d'emetre emissions de ràdio l'any 2008. Tanmateix, el 2018, es va produir un nou brot, que també va començar a esvair-se gradualment. Curiosament, els magnetars no solen emetre emissions de ràdio, i l'XTE J1810-197 va ser la primera font d'emissió de ràdio d'aquest tipus. La raresa d'aquest objecte, com les ràfegues repetitives de ràdio, ha portat els científics a creure que ambdós fenòmens poden estar relacionats entre si.

Forat sorollós

El setembre de 2019, astrònoms xinesos van informar que havien detectat noves ràfegues repetitives ràpides (FRB) de FRB 121102. Els senyals es van detectar amb un radiotelescopi FAST de 500 metres amb un receptor de 19 feixs a la província de Guizhou. Des de finals d'agost fins a setembre, es van registrar més de 100 pics, que és un nombre rècord entre tots els FRB registrats.

En aquell moment, els científics van començar a suposar que FRB 121102 és un forat negre supermassiu que supera la massa del Sol en 10-100 milions de vegades i genera un camp magnètic potent, i una estrella de neutrons o plasma afectat pel forat podria ser el directe. font de bengales. Una altra possible explicació és que FRB 121102 és un plerió magnetitzat, una nebulosa alimentada pel vent estel·lar d'un púlsar.

Tot i que les ràfegues ràpides de ràdio segueixen sense explicar-se fins ara, el 2019 es van presentar a la comunitat científica moltes dades que apropen els astrònoms a la solució. Va resultar que els FRB es poden repetir, i probablement ho fan molt sovint. En aquest cas, són generats per objectes força exòtics com les estrelles de neutrons (púlsars i magnetars), situats en un medi interestel·lar adequat. Els esclats únics es produeixen en condicions menys turbulentes: galàxies on la formació estel·lar és molt lenta. Aquests fenòmens, molt probablement, es produeixen a causa de processos catastròfics.