Ukjente ultraraske radioutbrudd dukker opp igjen i sanntid

Arecibo-observatoriet i Puerto Rico strekker seg over hundrevis av meter i en gapende omkrets og etterlater et nesten tomt avtrykk på jordoverflaten, og ser ut til å gi det samme utseendet for en tilskuer i fugleperspektiv som månens kratere gjør for det menneskelige øyet når det observeres fra jorden. Med tanke på at det er et av de største på planeten, er Arecibo-observatoriet også et av få teleskoper som streber etter å bane vei for en dypere forståelse av det stort sett til venstre ukjente feltet av ekstragalaktisk rom. Selv om det ikke er like oppslukende i mengden fysisk plass det dominerer, har Parkes Observatory i Australia (som måler beskjedne 64 meter i diameter) også skapt stor interesse blant astrofysikermiljøet i nesten et tiår nå. 

Dette skyldes i stor grad delvis astrofysiker Duncan Lorimer, som var en av de opprinnelige forskerne ved Parkes-observatoriet som har avdekket en unik og sjelden type romaktivitet: ultraraske radioutbrudd som var fra, som dataene antyder, en fjern og svært fjerntliggende beliggenhet utenfor vår egen Melkevei.

Det hele begynte tilbake i 2007, da Lorimer og teamet hans søkte gjennom gamle registreringer av teleskopets data fra 2001, og tilfeldigvis kom de over en tilfeldig, enkelt og veldig intens radiobølge fra en ukjent kilde. Denne enestående radiobølgen, selv om den varte bare et millisekund, ble sett å sende ut mer energi enn solen ville gjort på en million år. Det merkelige med denne FRB (rask radioutbrudd) så bare ut til å trekke mer oppmerksomhet da teamet begynte å studere hvor nøyaktig denne kraftige, millisekundvarige hendelsen opprinnelig hadde kommet fra. 

Gjennom en måling av den astronomiske bivirkningen kalt plasmaspredning – en prosess som i hovedsak bestemmer mengden elektroner radiobølger har kommet i kontakt med langs deres vei til jordens atmosfære – fant de ut at disse raske radioutbruddene hadde reist fra langt utenfor omkretsene. av galaksen vår. Spredningsmålingene indikerte faktisk at den raske radioutbruddet som ble observert i 2011 hadde sin opprinnelse fra over en milliard lysår unna. For å sette dette i perspektiv, måler vår egen galakse bare 120,000 5.5 lysår i diameter. Disse bølgene ble sett på å komme fra XNUMX milliarder lysår unna.

Så spennende som denne oppdagelsen kan ha virket på den tiden for astrofysikermiljøet, begynner de siste opptakene av raske radioutbrudd, som nok en gang ble oppdaget ved Parkes Observatory i Australia, å fylle en annen viktig del av dette ekstragalaktiske puslespillet. Teamet i Australia har ikke bare spilt inn en av de eneste syv raske radioutbruddene (så vidt vi vet) fra de siste 10 årene, de har faktisk vært i stand til å fange hendelsen i sanntid. På grunn av deres beredskap var teamet i stand til å varsle andre teleskoper rundt om i verden for å rette fokuset mot den riktige delen av himmelen og utføre sekundære skanninger på utbruddene for å se hvilke (om noen) bølgelengder som kunne oppdages. 

Fra disse observasjonene har forskere lært viktig informasjon som kanskje ikke forteller oss nøyaktig hva eller hvor FRB-ene kommer fra, men som diskrediterer det de ikke er. Noen vil hevde at å vite hva noe ikke er er like viktig som å vite hva det er, spesielt når du har å gjøre med den potensielt mørke materien, ettersom det er mye mindre kjent om dette emnet enn noe annet fakultet i verdensrommet.

Når det er et stort fravær av kunnskap, vil vitenskapelige teorier oppstå både fornuftige og absurde. Slik har det vært med de mystiske radioutbruddene, der Lorimer har spådd at situasjonen bare vil spre seg i løpet av det neste tiåret, og sier at «For en stund vil det være flere teorier enn individuelle oppdagede utbrudd». 

Han har til og med blitt hørt for å støtte formodningen om at disse utbruddene til og med kan være et tegn på utenomjordisk intelligens. Duncan Lorimer, astrofysikeren som ledet teamet ved Parkes-observatoriet og som FRB-ene siden har blitt oppkalt etter, ble hørt å leke med tanken om at disse bølgene kunne være et resultat av en vennlig marsboer som forsøkte å overdøve et "hei" om morgenen. fra en fjern og fjern galakse. Lorimer ble sitert under et intervju med NPR, og sa at «det har til og med vært diskusjoner i litteraturen om signaturer fra utenomjordiske sivilisasjoner», selv om han ennå ikke har bekreftet om han støtter disse påstandene fullt ut. 

Faktisk virker flertallet av det vitenskapelige miljøet litt nølende til å legge vekt på disse, eller for den saks skyld, spekulasjoner, siden de er nettopp det; teorier uten lydbevis.

Før det i det hele tatt var noen teorier å bestride, ble imidlertid FRB-ene som Lorimer opprinnelig hadde samlet inn fra dataene tilbake i 2001 av forskere (inntil nylig) antatt å ha en årsak og plassering som var mye mer lokal i terrenget og enda mindre original. i opprinnelse. Mens Lorimer og teamet hans hadde samlet en forekomst av en FRB fra 2011-dataene deres, var det ingen andre registrerte forekomster av disse radiobølgene som ble produsert fra verken i Parkes Observatory-datasettet eller andre likesinnede enheter rundt om i verden. Og siden forskere er kjent for å være svært skeptiske til enhver eneste rapport eller studie produsert uten noen form for bekreftelse fra tredjepart, ble Lorimer-utbruddene avskrevet som et innslag av teknologien som først hadde oppdaget det. Denne mistanken så ut til å bare øke da det i 2013 ble oppdaget ytterligere fire utbrudd av Parkes-teleskopet, men denne gangen viste FRB-ene egenskaper som trakk mange ubehagelige likheter med en radiointerferens som er kjent for å være av terrestrisk opprinnelse: perytoner.

Forskere var i stand til å konkludere fra de høye spredningsmålene til Lorimer-utbruddene at de var fra en astronomisk region. Den tekniske vitenskapen bak denne målingen, som vil bidra til å forstå hvorfor disse bølgene ble forvekslet med perytoner, er faktisk ganske enkel. Jo lenger unna et objekt er, jo mer plasma har det å samhandle med (dvs. ladede ioner), noe som ofte resulterer i et spredt spektrum, noe som betyr at de langsommere frekvensene vil komme etter de raskere. Mellomrommet mellom når disse ankomsttidene er vil typisk indikere en opprinnelseskilde som er innenfor eller utenfor galaksens omkrets. Denne typen spredningsspekter forekommer vanligvis ikke med objekter som finnes i vår galakse, det vil si bortsett fra det uvanlige tilfellet med perytoner. Selv om de håner oppførselen til en kilde som kommer fra ekstragalaktisk rom, er perytoner faktisk av terrestrisk opprinnelse og har, i likhet med Lorimer-utbruddene, bare blitt observert av Parkes Observatory. 

Du kan nå begynne å se hvordan forskerne som opprinnelig foreslo at kilden til FRB-ene skulle være av en himmelsk opprinnelse, begynte å bli ugjort av deres egen teknologi, en enkel feil som bare kan tilskrives mangel på mangfold i prøvetakingene deres. Vantro og nektere ble raskt mer og mer nølende med å gi disse bølgene ekstragalaktisk status, så mye som en unik hendelse, inntil de hadde bekreftet observasjoner av disse bølgene fra et annet teleskop på et eget sted. Lorimer var til og med enig i at funnene hans ikke ville bli gitt den typen vitenskapelig legitimitet som samfunnet krever før bekreftelse fra et annet observatorium ble registrert ved bruk av "forskjellige grupper [og], forskjellig utstyr".

I november 2012 fikk de desperate bønnene til Lorimer og andre forskere som trodde at disse FRB-ene kom fra utenfor galaksen vår, svaret. FRB12110, et raskt radioutbrudd av samme type rapportert i Australia, ble oppdaget ved Arecibo Observatory i Puerto Rico. Avstanden mellom Puerto Rico og Australia - omtrent 17,000 XNUMX kilometer - er akkurat den typen plass som forskere håpet å sette mellom observasjoner av FRB-er, de kunne nå bekrefte at disse fremmede bølgelengdene ikke var en anomali av verken Parkes-teleskopet eller dets plassering.

Nå som disse FRB-ene har bevist sin legitimitet innen studiet av astrofysikk, er neste trinn å finne ut hvor disse utbruddene faktisk kommer fra og hva som forårsaker dem. Testing ved SWIFT-teleskopet bekreftet at det var 2 røntgenkilder til stede i retning av FRB, men bortsett fra det ble ingen andre bølgelengder oppdaget. Ved ikke å oppdage noen annen type aktivitet i de andre bølgelengdenes spektrum, kunne forskere utelukke mange andre stridende teorier fra å bli betraktet som gyldige forklaringer på FRBs opprinnelse. 

I tillegg til å ikke observere disse utbruddene i noen annen bølgelengde, oppdaget de at FRB-ene var sirkulært polariserte i stedet for lineære, noe som indikerer at de også må være i nærvær av et kraftig magnetfelt. Gjennom elimineringsprosessen har forskere vært i stand til å bryte ned mulige kilder til disse utbruddene i tre kategorier: kollapsende sorte hull (nå kjent som blitzarer), gigantiske fakler produsert fra magnetarer (nøytronstjerner med høyt magnetfelt), eller at de er et resultat av kollisjoner mellom nøytronstjerner og sorte hull. Alle tre teoriene har potensial på dette tidspunktet til å være gyldige, ettersom informasjonen vi ikke vet om disse kraftige utbruddene fortsatt oppveier kunnskapen vi har katalogisert.