Iznenađujuće nove značajke tajanstvenih brzih radio talasa prkose trenutnom razumijevanju


Koncepcija umjetnika teleskopa FAST

Umjetnikova koncepcija sferičnog radioteleskopa s otvorom od petsto metara (FAST) u Kini. Zasluge: Jingchuan Yu

Brzi radio-rafalovi – zagonetna misterija koja se produbljuje

Međunarodni tim znanstvenika otkriva evoluirajuće, magnetizirano okruženje i iznenađujuću lokaciju izvora za duboke svemirske brze radio eksplozije – opažanja koja prkose trenutnom razumijevanju.

Brzi radio izboji (FRB) su kozmičke eksplozije u trajanju od nekoliko milisekundi od kojih svaka proizvodi energiju koja je jednaka godišnjoj proizvodnji Sunca. Njihova zbunjujuća priroda i dalje iznenađuje znanstvenike više od 15 godina nakon što su pulsevi elektromagnetskih radiovalova u dubokom svemiru prvi put otkriveni. Novoobjavljeno istraživanje samo produbljuje misterij koji ih okružuje.

Neočekivana nova opažanja niza kozmičkih radijskih emisija međunarodnog tima znanstvenika dovode u pitanje prevladavajuće razumijevanje fizičke prirode i središnjeg motora FRB-ova. Istraživači, među kojima je i astrofizičar Sveučilišta Nevada, Las Vegas (UNLV), Bing Zhang, objavili su svoja otkrića u izdanju časopisa od 21. rujna. Priroda.

Sferični radioteleskop s otvorom od 500 metara (FAST) nalazi se u prirodnoj depresiji u krajoliku u Guizhouu u Kini. To je najveći svjetski radioteleskop s jednom antenom, s antenom promjera 500 metara (1600 stopa) i prijemnim područjem ekvivalentnim 30 nogometnih igrališta. Predviđa se da će FAST zadržati svoj status svjetske klase sljedećih 20 do 30 godina. Svojim inovativnim dizajnom, FAST je probio inženjersku granicu od 100 metara za konstrukciju teleskopa i stvorio novi način za izgradnju velikih radio-teleskopa.

Kozmička FRB promatranja obavljena su u kasno proljeće 2021. pomoću masivnog sferičnog radijskog teleskopa s otvorom od 500 metara (FAST) u Kini. Tim je otkrio 1863 praska u 82 sata tijekom 54 dana iz aktivnog brzog izvora radijskog praska nazvanog FRB 20201124A. Znanstvenike su predvodili Heng Xu, Kejia Lee, Subo Dong sa Sveučilišta u Pekingu i Weiwei Zhu iz Nacionalnih astronomskih opservatorija Kine, zajedno sa Zhangom.

“Ovo je najveći uzorak FRB podataka s informacijama o polarizaciji iz jednog izvora”, rekao je Lee.

Nedavna opažanja brzog radijskog praska iz našeg[{” attribute=””>Milky Way galaxy indicate that it originated from a magnetar, which is a dense, city-sized neutron star with an incredibly powerful magnetic field. On the other hand, the origin of very distant cosmological fast radio bursts remains unknown. And these latest observations leave scientists questioning what they thought they knew about them.

“These observations brought us back to the drawing board,” said Zhang, who also serves as founding director of UNLV’s Nevada Center for Astrophysics. “It is clear that FRBs are more mysterious than what we have imagined. More multi-wavelength observational campaigns are needed to further unveil the nature of these objects.”

FAST Telescope

The Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), nicknamed Tianyan (“Eye of the Sky/Heaven”) is a radio telescope located in the Dawodang depression, a natural basin in Pingtang County, Guizhou, southwest China. It consists of a fixed 500-meter diameter dish constructed in a natural depression in the landscape. It is the world’s largest filled-aperture radio telescope, and the second-largest single-dish aperture after the sparsely-filled RATAN-600 in Russia.

What makes the latest observations surprising to scientists is the irregular, short-time variations of the so-called “Faraday rotation measure,” essentially the strength of the magnetic field and density of particles in the vicinity of the FRB source. The variations went up and down during the first 36 days of observation and suddenly stopped during the last 18 days before the source quenched.

“I equate it to filming a movie of the surroundings of an FRB source, and our film revealed a complex, dynamically evolving, magnetized environment that was never imagined before,” said Zhang. “Such an environment is not straightforwardly expected for an isolated magnetar. Something else might be in the vicinity of the FRB engine, possibly a binary companion,” added Zhang.

To observe the host galaxy of the FRB, the team of astronomers also made use of the 10-m Keck telescopes located at Mauna Kea in Hawaii. Zhang says that young magnetars are believed to reside in active star-forming regions of a star-forming galaxy, but the optical image of the host galaxy shows that – unexpectedly – it’s a metal-rich barred spiral galaxy like our Milky Way. The FRB location is in a region where there is no significant star-forming activity.

“This location is inconsistent with a young magnetar central engine formed during an extreme explosion such as a long gamma-ray burst or a superluminous supernova, widely speculated progenitors of active FRB engines,” said Dong.

Reference: “A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy” by H. Xu, J. R. Niu, P. Chen, K. J. Lee, W. W. Zhu, S. Dong, B. Zhang, J. C. Jiang, B. J. Wang, J. W. Xu, C. F. Zhang, H. Fu, A. V. Filippenko, E. W. Peng, D. J. Zhou, Y. K. Zhang, P. Wang, Y. Feng, Y. Li, T. G. Brink, D. Z. Li, W. Lu, Y. P. Yang, R. N. Caballero, C. Cai, M. Z. Chen, Z. G. Dai, S. G. Djorgovski, A. Esamdin, H. Q. Gan, P. Guhathakurta, J. L. Han, L. F. Hao, Y. X. Huang, P. Jiang, C. K. Li, D. Li, H. Li, X. Q. Li, Z. X. Li, Z. Y. Liu, R. Luo, Y. P. Men, C. H. Niu, W. X. Peng, L. Qian, L. M. Song, D. Stern, A. Stockton, J. H. Sun, F. Y. Wang, M. Wang, N. Wang, W. Y. Wang, X. F. Wu, S. Xiao, S. L. Xiong, Y. H. Xu, R. X. Xu, J. Yang, X. Yang, R. Yao, Q. B. Yi, Y. L. Yue, D. J. Yu, W. F. Yu, J. P. Yuan, B. B. Zhang, S. B. Zhang, S. N. Zhang, Y. Zhao, W. K. Zheng, Y. Zhu and J. H. Zou, 21 September 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05071-8

The study appeared September 21 in the journal Nature and includes 74 co-authors from 30 institutions. In addition to UNLV, Peking University, and the National Astronomical Observatories of China, collaborating institutions also include Purple Mountain Observatory, Yunnan University, UC Berkeley, Caltech,