Ukendte ultrahurtige radioudbrud dukker op igen i realtid

Arecibo-observatoriet i Puerto Rico, der strækker sig over hundreder af meter i en gabende omkreds, efterlader et næsten tomt aftryk på jordens overflade, ser ud til at give det samme udseende for en tilskuer i fugleøje, som månens kratere gør for det menneskelige øje, når de observeres fra Jorden. I betragtning af, at det er et af de største på planeten, er Arecibo-observatoriet også et af de få teleskoper, som stræber efter at bane vejen for en dybere forståelse af det stort set venstre ukendte felt i det ekstragalaktiske rum. Selvom det ikke er så forbrugende i mængden af ​​fysisk plads, det dominerer, har Parkes Observatory i Australien (som måler beskedne 64m i diameter) også skabt stor interesse blandt astrofysikersamfundet i næsten et årti nu. 

Dette skyldes i høj grad til dels astrofysiker Duncan Lorimer, som var en af ​​de oprindelige forskere ved Parkes Observatory, der har afsløret en unik og sjælden form for rumaktivitet: ultrahurtige radioudbrud, som var fra, som dataene tyder på, en fjern og meget fjern beliggenhed uden for vores egen Mælkevej.

Det hele begyndte tilbage i 2007, da Lorimer og hans team søgte gennem gamle optegnelser af teleskopets data fra 2001, og som tilfældighederne ville de stødte på en tilfældig, enkelt og meget intens radiobølge fra en ukendt kilde. Denne enestående radiobølge, selvom den kun varede et millisekund, blev set at udsende mere energi, end solen ville gøre om en million år. Det mærkelige ved denne FRB (hurtig radioudbrud) så kun ud til at tiltrække mere opmærksomhed, da holdet begyndte at undersøge, hvor præcis denne kraftfulde, millisekund langvarige begivenhed oprindeligt var kommet fra. 

Gennem en måling af den astronomiske bivirkning kaldet plasmadispersion - en proces, der i det væsentlige bestemmer mængden af ​​elektroner, radiobølger er kommet i kontakt med langs deres vej til jordens atmosfære - fastslog de, at disse hurtige radioudbrud havde rejst langt ud over perimetrene af vores galakse. Faktisk indikerede spredningsmålingerne, at det hurtige radioudbrud, der blev observeret i 2011, stammede fra over en milliard lysår væk. For at sætte dette i perspektiv, måler vores egen galakse kun 120,000 lysår i sin diameter. Disse bølger sås at komme fra 5.5 milliarder lysår væk.

Hvor spændende denne opdagelse end kan have virket på det tidspunkt for astrofysikersamfundet, begynder de seneste optagelser af hurtige radioudbrud, som endnu en gang blev opdaget ved Parkes Observatory i Australien, at fylde endnu en vigtig brik i dette ekstragalaktiske puslespil. Holdet i Australien har ikke kun optaget et af de kun syv hurtige radioudbrud (så vidt vi ved) fra de sidste 10 år, de har faktisk været i stand til at fange begivenheden i realtid. På grund af deres beredskab var holdet i stand til at advare andre teleskoper rundt om i verden for at rette deres fokus mod den korrekte del af himlen og udføre sekundære scanninger på udbruddene for at se, hvilke (hvis nogen) bølgelængder der kunne detekteres. 

Fra disse observationer har forskere lært vigtig information, som måske ikke fortæller os præcist, hvad eller hvor FRB'erne kommer fra, men som miskrediterer, hvad de ikke er. Nogle vil hævde, at at vide, hvad noget ikke er, er lige så vigtigt som at vide, hvad det er, især når du har at gøre med det potentielt mørke stof, da der er meget mindre kendt om dette emne end noget andet fakultet i rummet.

Når der er et stort fravær af viden, vil der opstå videnskabelige teorier, både sunde og absurde. Sådan har det været med de mystiske radioudbrud, hvor Lorimer har forudsagt, at situationen kun vil sprede sig i løbet af det næste årti, idet han siger, at "I et stykke tid vil der være flere teorier end individuelle opdagede udbrud." 

Han er endda blevet hørt for at støtte formodningen om, at disse udbrud endda kunne være et tegn på udenjordisk intelligens. Duncan Lorimer, astrofysikeren, der ledede holdet ved Parkes Observatory, og som FRB'erne siden er blevet opkaldt efter, blev hørt lege med tanken om, at disse bølger kunne være resultatet af en venlig marsboer, der forsøgte at udslette et 'hej' om morgenen. fra en fjern og fjern galakse. Lorimer blev citeret under et interview med NPR og sagde, at "der har endda været diskussioner i litteraturen om signaturer fra udenjordiske civilisationer," selvom han endnu ikke har bekræftet, om han fuldt ud støtter disse påstande. 

Faktisk virker størstedelen af ​​det videnskabelige samfund lidt tøvende med at lægge vægt i disse, eller for den sags skyld, spekulationer, da de netop er det; teorier uden lydbevis.

Før der overhovedet var nogen teorier at bestride, blev de FRB'er, som Lorimer oprindeligt havde indsamlet fra data tilbage i 2001, udbredt af videnskabsmænd (indtil for nylig) at have en årsag og placering, der var meget mere lokal i terrænet og endnu mindre original. i oprindelse. Mens Lorimer og hans team havde indsamlet en forekomst af en FRB fra deres 2011-data, var der ingen andre registrerede forekomster af disse radiobølger, der blev produceret fra hverken Parkes Observatory-datasættet eller andre ligesindede enheder rundt om i verden. Og da videnskabsmænd er kendt for at være meget skeptiske over for enhver eneste rapport eller undersøgelse produceret uden en form for tredjepartsbekræftelse, blev Lorimer-udbruddene afskrevet som værende et indslag af den teknologi, der først havde opdaget det. Denne mistanke så ud til kun at stige, da der i 2013 blev opdaget yderligere fire udbrud af Parkes-teleskopet, men denne gang udviste FRB'erne træk, der trak mange ubehagelige ligheder med en radiointerferens, der vides at være af terrestrisk oprindelse: perytoner.

Forskere var i stand til at konkludere ud fra de høje spredningsmål fra Lorimer-udbruddene, at de var fra et astronomisk område. Den tekniske videnskab bag denne måling, som vil hjælpe med at forstå, hvorfor disse bølger blev forvekslet med perytoner, er faktisk ret simpel. Jo længere væk et objekt er, jo mere plasma har det at interagere med (dvs. ladede ioner), hvilket ofte resulterer i et spredt spektrum, hvilket betyder, at de langsommere frekvenser kommer efter de hurtigere. Mellemrummet mellem hvornår disse ankomsttider er, vil typisk indikere en oprindelseskilde, der er inden for eller uden for vores galakse omkreds. Denne type spredningsspektrum forekommer generelt ikke med genstande fundet i vores galakse, det vil sige bortset fra det usædvanlige tilfælde af perytoner. Selvom de håner adfærden af ​​en kilde, der kommer fra det ekstragalaktiske rum, er perytoner faktisk af terrestrisk oprindelse og er ligesom Lorimer-udbruddene kun blevet observeret af Parkes Observatory. 

Du kan nu begynde at se, hvordan de videnskabsmænd, der oprindeligt foreslog, at kilden til FRB'erne var af en himmelsk oprindelse, begyndte at blive uhæmmet af deres egen teknologi, en simpel fejl, som kun kan tilskrives en mangel på mangfoldighed i deres prøveudtagninger. Vantro og nejsigere blev hurtigt mere og mere tøvende med at give disse bølger ekstragalaktisk status, så meget som en unik begivenhed, indtil de havde bekræftet observationer af disse bølger fra et andet teleskop på et separat sted. Lorimer var endda enig i, at hans resultater ikke ville blive givet den form for videnskabelig legitimitet, som samfundet kræver, før bekræftelse fra et andet observatorium blev registreret ved hjælp af "forskellige grupper [og] forskelligt udstyr".

I november 2012 fik Lorimers og andre forskeres desperate bønner, som var af den overbevisning, at disse FRB'er kom uden for vores galakse, deres svar. FRB12110, et hurtigt radioudbrud af samme slags rapporteret i Australien, blev opdaget ved Arecibo Observatory i Puerto Rico. Afstanden mellem Puerto Rico og Australien - cirka 17,000 kilometer - er netop den slags plads, som forskerne håbede at lægge mellem observationer af FRB'er, de kunne nu bekræfte, at disse fremmede bølgelængder ikke var en anomali af hverken Parkes-teleskopet eller dets placering.

Nu hvor disse FRB'er har bevist deres legitimitet inden for studiet af astrofysik, er næste skridt at finde ud af, hvor disse udbrud faktisk kommer fra, og hvad der forårsager dem. Test ved SWIFT-teleskopet bekræftede, at der var 2 røntgenstrålekilder til stede i retning af FRB, men bortset fra det blev der ikke fundet andre bølgelængder. Ved ikke at detektere nogen anden form for aktivitet i de andre bølgelængders spektrum, var videnskabsmænd i stand til at udelukke mange andre stridende teorier fra at blive betragtet som gyldige forklaringer på FRB's oprindelse. 

Ud over ikke at observere disse udbrud i nogen anden bølgelængde, opdagede de, at FRB'erne var cirkulært polariserede snarere end lineære, hvilket indikerer, at de også må være i nærvær af et kraftigt magnetfelt. Gennem elimineringsprocessen har videnskabsmænd været i stand til at opdele mulige kilder til disse udbrud i tre kategorier: Kollapsende sorte huller (nu kendt som blitzarer), gigantiske udbrud produceret fra magnetarer (neutronstjerner med et højt magnetfelt), eller at de er resultatet af kollisioner mellem neutronstjerner og sorte huller. Alle tre teorier har potentialet på dette tidspunkt til at være gyldige, da den information, som vi ikke ved om disse kraftige udbrud, stadig opvejer den viden, vi har katalogiseret.