Okända ultrasnabba radioskurar dyker upp igen i realtid

Arecibo-observatoriet i Puerto Rico, som sträcker sig över hundratals meter i en gapande omkrets och lämnar ett nästan tomt avtryck på jordens yta, verkar ge samma utseende för en åskådare i fågelperspektiv som månens kratrar gör för det mänskliga ögat när de observeras från jorden. Med tanke på att det är ett av de största på planeten, är Arecibo-observatoriet också ett av få teleskop som strävar efter att bana väg för en djupare förståelse av det i stort sett till vänster okända fältet i det extragalaktiska rymden. Även om det inte tar lika mycket fysiskt utrymme som det dominerar, har Parkes Observatory i Australien (som mäter blygsamma 64 meter i diameter) också skapat stort intresse bland astrofysikersamfundet i nästan ett decennium nu. 

Detta beror till stor del på astrofysikern Duncan Lorimer, som var en av de ursprungliga forskarna vid Parkes Observatory som har grävt fram en unik och sällsynt typ av rymdaktivitet: ultrasnabba radioskurar som kom från, som data antyder, ett långt och mycket avlägset läge utanför vår egen Vintergatan.

Allt började redan 2007, när Lorimer och hans team letade igenom gamla register över teleskopets data från 2001 och, som en slump, stötte de på en slumpmässig, singel och mycket intensiv radiovåg från en okänd källa. Denna unika radiovåg, även om den bara varade i en millisekund, sågs avge mer energi än solen skulle göra på en miljon år. Det märkliga med denna FRB (snabb radioburst) verkade bara dra mer uppmärksamhet när teamet började studera var exakt denna kraftfulla, millisekund långa händelse ursprungligen hade kommit ifrån. 

Genom en mätning av den astronomiska bieffekten som kallas plasmadispersion - en process som i huvudsak bestämmer mängden elektroner som radiovågor har kommit i kontakt med längs deras väg till jordens atmosfär - fastställde de att dessa snabba radioskurar hade färdats långt bortom omkretsen av vår galax. I själva verket indikerade spridningsmätningarna att den snabba radioskuren som observerades 2011 hade sitt ursprung i över en miljard ljusår bort. För att sätta detta i perspektiv mäter vår egen galax bara 120,000 5.5 ljusår i sin diameter. Dessa vågor sågs komma från XNUMX miljarder ljusår bort.

Så spännande som denna upptäckt kan ha verkat vid den tiden för astrofysikergemenskapen, börjar de senaste inspelningarna av snabba radioskurar, som återigen upptäcktes vid Parkes Observatory i Australien, fylla ytterligare en viktig bit i detta extragalaktiska pussel. Teamet i Australien har inte bara spelat in en av de enda sju snabba radioskurarna (såvitt vi vet) från de senaste 10 åren, de har faktiskt kunnat fånga händelsen i realtid. På grund av deras beredskap kunde teamet larma andra teleskop runt om i världen för att rikta sitt fokus på rätt del av himlen och utföra sekundära skanningar på skurarna för att se vilka (om några) våglängder som kunde detekteras. 

Från dessa observationer har forskare lärt sig viktig information som kanske inte berättar exakt vad eller var FRB:erna kommer ifrån, men som misskrediterar vad de inte är. Vissa skulle hävda att att veta vad något inte är är lika viktigt som att veta vad det är, särskilt när du har att göra med den potentiellt mörka materien, eftersom det är mycket mindre känt om detta ämne än någon annan fakultet inom rymden.

När det finns en stor brist på kunskap, kommer vetenskapliga teorier att uppstå, både sunda och absurda. Så har varit fallet med de mystiska radioskurarna, där Lorimer har förutspått att situationen bara kommer att föröka sig under det kommande decenniet, och säger att "för ett tag kommer det att finnas fler teorier än enskilda upptäckta utbrott." 

Han har till och med hörts stödja gissningarna att dessa utbrott till och med kan vara ett tecken på utomjordisk intelligens. Duncan Lorimer, astrofysikern som ledde teamet vid Parkes Observatory och som FRB:s sedan dess har fått sitt namn efter, hördes leka med föreställningen att dessa vågor kan vara resultatet av att någon vänlig marsian försökte slå ut ett "hej" på morgonen. från någon fjärran och avlägsen galax. Lorimer citerades under en intervju med NPR och sa att "det har till och med förekommit diskussioner i litteraturen om signaturer från utomjordiska civilisationer", även om han ännu inte har bekräftat om han fullt ut stöder dessa anklagelser. 

Faktum är att majoriteten av det vetenskapliga samfundet verkar lite tveksamt till att lägga någon vikt i dessa, eller några för den delen, spekulationer eftersom de är just det; teorier utan ljudbevis.

Innan det ens fanns några teorier att bestrida, ansågs dock de FRB som Lorimer ursprungligen hade samlat in från data tillbaka 2001 av forskare (tills nyligen) ha en orsak och plats som var mycket mer lokal i terrängen och ännu mindre originell. i ursprung. Medan Lorimer och hans team hade samlat in en instans av en FRB från deras 2011-data, fanns det inga andra registrerade instanser av dessa radiovågor som producerades från vare sig från Parkes Observatorys datauppsättning eller någon annan likasinnad enhet runt om i världen. Och eftersom forskare är kända för att vara mycket skeptiska till alla rapporter eller studier som producerats utan någon form av bekräftelse från tredje part, avskrevs Lorimer-utbrotten som en slump av tekniken som först upptäckte den. Denna misstanke verkade bara öka när ytterligare fyra skurar upptäcktes av Parkes-teleskopet 2013, men den här gången uppvisade FRB:erna egenskaper som drog många obekväma likheter med en radiostörning som är känd för att vara av markbundet ursprung: perytoner.

Forskare kunde dra slutsatsen från Lorimer-skurarnas höga spridningsmått att de kom från en astronomisk region. Den tekniska vetenskapen bakom denna mätning, som kommer att hjälpa till att förstå varför dessa vågor förväxlades med perytoner, är faktiskt ganska enkel. Ju längre bort ett objekt är, desto mer plasma har det att interagera med (dvs. laddade joner), vilket ofta resulterar i ett spritt spektrum, vilket betyder att de långsammare frekvenserna kommer efter de snabbare. Utrymmet mellan när dessa ankomsttider är kommer vanligtvis att indikera en ursprungskälla som är inom eller utanför vår galaxs omkrets. Denna typ av spridningsspektrum förekommer i allmänhet inte med föremål som finns i vår galax, det vill säga med undantag för det ovanliga fallet med perytoner. Även om de hånar beteendet hos en källa som kommer från extragalaktiska rymden, är perytonerna i själva verket av terrestriskt ursprung och har, liksom Lorimer-skurarna, endast observerats av Parkes Observatory. 

Du kan nu börja se hur forskarna som ursprungligen föreslog att källan till FRB skulle vara av ett himmelskt ursprung började bli ogiltigförklarade av sin egen teknologi, ett enkelt fel som bara kan tillskrivas en brist på mångfald inom sina provtagningar. Otroende och nejsägare blev snabbt mer och mer tveksamma till att ge dessa vågor extragalaktisk status, så mycket som en unik händelse, tills de hade bekräftat iakttagelser av dessa vågor från ett annat teleskop på en separat plats. Lorimer gick till och med med på att hans fynd inte skulle ges den typ av vetenskaplig legitimitet som samhället kräver förrän bekräftelse från ett annat observatorium registrerades med "olika grupper [och] olika utrustning".

I november 2012 fick Lorimers och andra forskares desperata böner som trodde att dessa FRB kom från utanför vår galax sitt svar. FRB12110, en snabb radioskur av samma slag som rapporterats i Australien, upptäcktes vid Arecibo Observatory i Puerto Rico. Avståndet mellan Puerto Rico och Australien - cirka 17,000 XNUMX kilometer - är precis den typ av utrymme som forskare hoppades kunna lägga mellan observationer av FRB, de kunde nu bekräfta att dessa utomjordiska våglängder inte var en anomali av varken Parkes-teleskopet eller dess plats.

Nu när dessa FRB har bevisat sin legitimitet inom studiet av astrofysik, är nästa steg att ta reda på var dessa skurar faktiskt kommer ifrån och vad som orsakar dem. Tester vid SWIFT-teleskopet bekräftade att det fanns två röntgenkällor i riktning mot FRB, men förutom det upptäcktes inga andra våglängder. Genom att inte upptäcka någon annan typ av aktivitet i de andra våglängdernas spektrum kunde forskare utesluta många andra stridande teorier från att betraktas som giltiga förklaringar till FRB:s ursprung. 

Förutom att de inte observerade dessa skurar i någon annan våglängd, upptäckte de att FRB:erna var cirkulärt polariserade snarare än linjära, vilket indikerar att de också måste vara i närvaro av något kraftfullt magnetfält. Genom elimineringsprocessen har forskare kunnat dela upp möjliga källor till dessa utbrott i tre kategorier: kollapsande svarta hål (nu kända som blitzar), jättestora flammor som produceras av magnetarer (neutronstjärnor med ett högt magnetfält), eller att de är resultatet av kollisioner mellan neutronstjärnor och svarta hål. Alla tre teorierna har potential att vara giltiga vid det här laget, eftersom informationen som vi inte känner till om dessa kraftfulla skurar fortfarande överväger den kunskap som vi har katalogiserat.