Nowe badanie odkryło pochodzenie trwałej emisji promieniowania obserwowanej podczas niektórych szybkich rozbłysków radiowych w głębokim kosmosie.
Nowe badania nad szybkimi rozbłyskami radiowymi sugerują, że ich utrzymującą się emisję można wytłumaczyć osocze bąbelki utworzone przez magnetary lub układy podwójne rentgenowskie, oferując głębszy wgląd w te kosmiczne zagadki.
Międzynarodowy zespół naukowców odkrył nową wskazówkę w dążeniu do zrozumienia, co napędza niektóre szybkie rozbłyski radiowe (FRB) – gwałtowne eksplozje kosmiczne w przestrzeni kosmicznej, które w ciągu zaledwie milisekund generują energię odpowiadającą rocznej produkcji naszego Słońca.
Odkrywanie tajemnicy FRB
Odkryte po raz pierwszy nieco ponad dziesięć lat temu, FRB pozostają jednymi z najbardziej tajemniczych zdarzeń we wszechświecie. Pomimo szeroko zakrojonych badań dokładne mechanizmy napędzające te wybuchy pozostają niejasne. Jednakże w kilku przypadkach krótkiemu błyskowi FRB towarzyszy słabsza, trwała emisja radiowa.
Nowe badanie ujawniło, że bąbelki plazmy prawdopodobnie generują trwałą emisję promieniowania po początkowym błysku niektórych FRB. Wyniki badań prowadzonych pod kierunkiem Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF) i międzynarodowego zespołu naukowców, w tym astrofizyka z Uniwersytetu Nevady w Las Vegas (UNLV) Binga Zhanga, opublikowano niedawno w czasopiśmie Natura.
Przełomy obserwacyjne
Naukowcy skupili się na FRB20201124A, szybkim rozbłysku radiowym odkrytym w 2020 roku, którego źródło znajduje się około 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi. FRB został uchwycony podczas obserwacji przez bardzo duży teleskop Karla G. Jansky’ego (VLA) w Nowym Meksyku, który jest obecnie najczulszym radioteleskopem na świecie, wraz z innymi teleskopami na całym świecie. To połączenie źródeł umożliwiło naukowcom zbudowanie kompleksowego obrazu FRB i jej galaktyki macierzystej.
„Na podstawie obserwacji udało nam się wykazać, że trwała emisja obserwowana wraz z niektórymi szybkimi rozbłyskami radiowymi zachowuje się zgodnie z oczekiwaniami na podstawie modelu emisji mgławicowej, tj. «bąbel» zjonizowanego gazu otaczający centralny silnik” – wyjaśnia Gabriele Bruni, badaczka INAF i główny autor nowego artykułu. „Dzięki obserwacjom radiowym jednego z najbliższych nam rozbłysków byliśmy w stanie zmierzyć słabą trwałą emisję pochodzącą z tego samego miejsca co FRB, zwiększając zbadany dotychczas zakres strumienia radiowego dla tych obiektów o dwa rzędy wielkości. ”
Implikacje teoretyczne i przyszłe badania
Obserwacje te sugerują, że centralnymi silnikami tych FRB mogą być magnetary, niezwykle gęste gwiazdy neutronowe wielkości miasta, posiadające najpotężniejsze pole magnetyczne we wszechświecie. Ponieważ magnetary czasami wytwarzają rozbłyski promieniowania rentgenowskiego poprzez rozpraszanie pól magnetycznych, uważa się je za prawdopodobne źródła zasilania FRB. Inną możliwością jest to, że napędzają je tak zwane układy podwójne promieniowania rentgenowskiego o dużej akrecji, które składają się z gwiazda neutronowa Lub czarna dziura i pobieraj materiał z gwiazd towarzyszących z bardzo dużą szybkością.
Zdaniem badaczy wiatr wytwarzany przez magnetar lub układ podwójny promieniowania rentgenowskiego byłby w stanie „wysadzić” bańkę plazmy, co prowadzi do trwałej emisji radiowej.
„Zgodnie z naszą teorią jasność trwałych źródeł radiowych powinna skalować się liniowo za pomocą miary rotacji Faradaya, parametru mierzącego siłę i gęstość ośrodka otaczającego źródło FRB” – powiedział Bing Zhang, współautor badania, profesor i dyrektor z Centrum Astrofizyki Nevady przy UNLV. „To, co zaobserwowaliśmy, bardzo dobrze pokrywa się z modelami prognostycznymi, co sugeruje spójny obraz znanych źródeł FRB”.
Wnioski i przyszłe kierunki
Chociaż większość FRB nie wykazuje mierzalnej trwałej emisji, naukowcy twierdzą, że zrozumienie natury oferowanych emisji ma kluczowe znaczenie dla rozwiązania zagadki pochodzenia tych tajemniczych źródeł kosmicznych.
„Przewiduje się, że trwałe źródła radiowe z większości FRB będą zbyt słabe, aby je wykryć, co jest zgodne z naszą teorią” – powiedział Zhang. „Wykrywanie większej liczby bąbelków radiowych wokół pobliskich FRB w bardziej namagnesowanych środowiskach przetestuje naszą teorię i przybliży nas o kolejny krok bliżej zrozumienia natury i pochodzenia FRB”.
Więcej o tym odkryciu:
Odniesienie: „Mgławicze źródło trwałej emisji radiowej szybkich rozbłysków radiowych” autorstwa Gabriele Bruni, Luigi Piro, Yuan-Pei Yang, Salvatore Quai, Bing Zhang, Eliana Palazzi, Luciano Nicastro, Chiara Feruglio, Roberta Tripodi, Brendan O’Connor , Angela Gardini, Sandra Savaglio, Andrea Rossi, Ana M. Nicuesa Guelbenzu i Rosita Paladino, 7 sierpnia 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-07782-6
Współpraca, obok badaczy z INAF i UNLV, obejmuje uniwersytety w Bolonii, Trieście i Kalabrii we Włoszech, a także międzynarodowy udział instytutów badawczych i uniwersytetów z USA, Chin, Hiszpanii i Niemiec.
