12.06.2022. - Странный сигнал вызывает много вопросов из-за своего поведения

Странный сигнал вызывает много вопросов из-за своего поведения

Недавно обнаруженный быстрый радиовсплеск (FRB) 190520 демонстрирует уникальное поведение по сравнению с другими обнаруженными до сих пор FRB. Этот девиантный космический всплеск наблюдала международная команда под руководством исследователей из Университета Западной Вирджинии и Центра гравитационных волн и космологии. Как раз в тот момент, когда вы думаете, что понимаете закономерность, появляется странный выброс и заставляет вас переоценить все, что вы знаете. Профессор Сара Берк-Сполаор вместе с аспирантом Кшитием Аггарвалом, как с факультета физики и астрономии WVU, так и с Центра гравитационных волн и космологии, опубликовали свои выводы в журнале Nature. В статье они описывают наблюдение за уникальным поведением быстрого радиовсплеска под названием FRB 190520. Кроме того, решающую роль в открытии сыграли аспиранты Университета Западной Вирджинии Джессика Сиднор и Решма Томас. Томас тесно сотрудничал с Берк-Сполаором, чтобы получить дополнительные данные о FRB, чтобы лучше понять некоторые интересные свойства, обнаруженные при первоначальном открытии. Снайдер помог Берк-Сполаору в визуализации и интерпретации изображений, чтобы перепроверить результаты, полученные сотрудниками FAST.

FRB — это кратковременные радиоимпульсы, вызванные астрофизическими источниками, расположенными далеко за пределами нашей галактики, Млечного Пути. Хотя происхождение этих миллисекундных ярких внегалактических вспышек до сих пор полностью не изучено, исследователи приближаются к тайне с каждым новым открытием. Этот FRB, FRB 190520, оказался достаточно уникальным, чтобы считаться исключением среди всех известных FRB. Во-первых, он был классифицирован как ретранслятор. Повторитель — это FRB, который случайным образом повторяет свои импульсы. Как правило, FRB непредсказуемы, но повторители более надежны, но также встречаются редко. Благодаря повторяющемуся поведению исследователи могут лучше сфокусироваться и наблюдать за данными с относительной точностью и наметить повторяющиеся всплески, что поможет в будущих наблюдениях. FRB 190520 — один из самых активных повторяющихся FRB, которые когда-либо наблюдались.

Кроме того, это только второй локализованный FRB из более чем 20 локализованных FRB, с которым связан постоянный источник радиосигнала. Локализация — это когда местоположение FRB определяется очень небольшой областью в космосе, соединяя FRB с галактикой-хозяином рядом с этим местом. Наблюдения за родительской галактикой FRB 190520 показали, что она намного ближе, чем ожидалось. В целом, он вел себя совсем иначе, чем другие FRB, что вызвало больше вопросов у команды. Почему этот был другим? Что заставляло его вести себя по-другому? Является ли такое поведение следствием самого FRB или принимающей его галактики? Может ли эта родительская галактика дать астрономам больше подсказок, которые могли бы заполнить больше кусочков космологической головоломки?

Первый FRB был обнаружен в 2007 году профессором Университета Западной Вирджинии Дунканом Лоримером, профессором Маурой Маклафлин и студенткой бакалавриата, работавшей с Лоримером, Д. Наркевич, при анализе архивных данных, записанных обсерваторией Паркса. Первоначально этот всплеск получил название «Всплеск Лоримера». Это открытие открыло двери для целой области исследований FRB. FRB 190520 был обнаружен исследователями с помощью FAST (сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой) в 2019 году. В 2020 году группа исследователей наблюдала FRB 190520 с помощью обсерватории VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) и обнаружила замечательные характеристики. , очень уникальный для этого конкретного FRB.

Как узнать местонахождение FRB? Подобно эффекту Доплера, астрономы используют так называемое красное смещение, или длину волны света, которая растягивается при движении звуковых волн в пространстве. Очень похоже на звук машины скорой помощи; он изменяется и достигает пика по высоте по мере продвижения к вам, а затем понижается по мере удаления от вас. Световые волны движутся аналогично. Свет смещается в красную сторону спектра для объектов, которые находятся далеко и удаляются от нас, что позволяет астрономам измерять и вычислять скорость галактики относительно Земли. Объединив все, что они знали о FRB, команда использовала систему наблюдения Realfast в VLA для наблюдения и сбора данных, где они обнаружили постоянный источник радиоизлучения (PRS), совмещенный с FRB 190520. Используя положение FRB с Realfast, команда провела поиск. для родительской галактики и определил родительскую галактику, карликовую галактику, на расстоянии ~ 0,2. Команда не уверена, связан ли PRS с FRB или чем-то близким к FRB в его среде. Существует множество теорий вокруг обоих сценариев. Это начало лучшего понимания повторителей, которые также совместно локализованы.

Плазма, занимающая «пустое» пространство между звездами и галактиками, на самом деле вызывает замедление света, и этот эффект становится более выраженным на более низких радиочастотах. Это приводит к тому, что высокочастотные сигналы поступают первыми, а низкочастотные сигналы поступают позже, в результате чего FRB демонстрируют нисходящий «свист» в данных. Продолжительность этого нисходящего тона можно использовать для расчета количества газа и материи, через которые он прошел, что дает им представление о том, как далеко он возник. Мера дисперсии (DM) дает нам много информации о нашей Вселенной, потому что она говорит нам о распределении электронов в космосе. Поскольку импульсы от далекого FRB проходят через вещество, такое как газ и плазма во Вселенной, звуки импульсов отражаются от электронов в межгалактической среде (за пределами нашей собственной галактики), вызывая изменения в импульсе. Астрономы могут рассчитать дисперсию внутри Млечного Пути, нашей Галактики. За пределами Млечного Пути дисперсия в межгалактической среде неизвестна, поэтому исследователям необходимо заполнить пробелы расчетными оценками. В межгалактической среде может скрываться много материи; еще одна загадка на другой день.

При расчете меры дисперсии команда обнаружила, что она очень велика. Мера дисперсии (DM) используется для оценки того, насколько далеко может быть FRB, и, основываясь только на DM, он должен был быть очень далеко, но в сочетании с красным смещением это было совсем не далеко; как раз наоборот. Это было очень близко. Основываясь на существующих наблюдениях с использованием отношения красного смещения к DM, характеристики этого FRB оказались совершенно уникальными, даже выдающимися. Этот революционный расчет теперь бросает вызов отношениям DM-красного смещения, которые обычно используются в анализе FRB для определения расстояний до FRB. FRB 190520 снова пришлось доказывать свою уникальность. Его DM был очень большим, что обычно используется для оценки того, как далеко может быть расположен FRB. Судя только по DM, он должен был быть очень далеко, но красное смещение доказало обратное. На самом деле это было очень близко к Земле.

Если все FRB ведут себя одинаково, то мы можем использовать их в качестве средней точки. Но если у нас есть девиантные FRB, такие как FRB 190520, средние значения представлены не так равномерно. Другими словами, это может привести к тому, что известное среднее значение будет шире из-за очевидных выбросов в миксе. По словам Аггарвала, FRB 190520 может отбросить первоначальные оценки и предположения в окно. FRB 190520 оказывается порталом постоянных неизвестных. Этот выброс и его принимающая галактика теперь открыли больше вопросов о космическом мире FRB, заинтриговав исследователей с большим научным любопытством. Исследователи использовали эти FRB, чтобы сделать важные выводы в других областях исследований, касающихся Вселенной, таких как ее эволюция. «Если вы подсчитаете все звезды, газ и другие светящиеся объекты, которые мы можем видеть, основываясь на космологических наблюдениях, должно быть учтено больше недостающей материи, но у нас нет полностью этих прямых измерений», — объясняет Берк Сполаор. FRB могут исследовать пространство между галактиками, помогая заполнить эти неизвестные подробности о межгалактической среде, включая скрытую материю.

Что-то происходит с FRB 190520, и мы хотим знать больше! В галактике-хозяине или в окружающей среде вокруг этого FRB происходит что-то уникальное, что может способствовать такой высокой дисперсии. Локализация является ключом к лучшему пониманию выбросов, таких как FRB 190520, путем точного определения FRB относительно его родительской галактики и оценки ее точного расстояния. С каждым открытием головоломка усложняется, предлагая больше ответов на вопросы, касающиеся эволюции Вселенной и не только. Хотя в настоящее время это аномалия, вполне возможно, что через пять или десять лет ее можно будет считать нормальной, поскольку будет раскрыто больше деталей о повторяющихся FRB, таких как FRB 190520.

Источник