Astronomer vid Penn State University har upptäckt att de mystiska "kosmiska visselpiporna", kända som snabba radiostörningar, kan ta ett allvarligt slag, i vissa fall släpper ut en miljard gånger mer energi i gammastrålning än de gör i radiovågor och konkurrerar med stjärnornas katastrofer som kallas supernovor i sin explosiva kraft. Upptäckten, den första någonsin upptäckten av icke-radioutsläpp från alla snabba radiostörningar, höjer drastiskt insatserna för modeller av snabba radionsprång och förväntas ytterligare stimulera ansträngningar från astronomer att jaga ner och identifiera långlivade motsvarigheter till snabba radioutbrott med hjälp av röntgen, optisk, och radioteleskop.

Snabba radiostörningar, som astronomer kallar FRB, upptäcktes första gången 2007, och under åren sedan radioastronomer har upptäckt några dussin av dessa händelser. Även om de varar bara millisekunder vid en enda frekvens, deras stora avstånd från jorden - och stora mängder mellanliggande plasma - fördröjer deras ankomst till lägre frekvenser, sprida signalen ut över en sekund eller mer och ge en distinkt nedåt-svepande "visselpipa" över det typiska radiomottagarbandet.

"Denna upptäckt revolutionerar vår bild av FRB, varav några uppenbarligen manifesteras som både en visselpipa och en smäll, "sa medförfattaren Derek Fox, en professor i astronomi och astrofysik i Penn State. Radioljudet kan detekteras med markbaserade radioteleskop, medan gamma-ray bang kan plockas upp av högenergisatelliter som NASA:s Swift-uppdrag. "Uppskattnings- och avståndsuppskattningar för FRB tyder på att, vad de än är, de är ett relativt vanligt fenomen, förekommer någonstans i universum mer än 2, 000 gånger om dagen. "

Försök att identifiera FRB -motsvarigheter började strax efter deras upptäckt men har alla kommit tomma tills nu. I ett papper publicerat 11 november i Astrofysiska tidskriftsbrev Penn State -teamet, ledd av fysikstudenten James DeLaunay, rapporterar ljusa gammastrålningsemissioner från den snabba radiobursten FRB 131104, uppkallad efter det datum det inträffade, 4 november kl. 2013. "Jag började den här sökningen efter FRB -motsvarigheter utan att förvänta mig att hitta något, "sa DeLaunay." Denna utbrott var den första som till och med hade användbar data att analysera. När jag såg att den visade en möjlig gammastrålande motsvarighet, Jag kunde inte tro min tur! "

Upptäckten av gammastrålningen "bang" från FRB 131104, den första icke-radiomotståndaren till någon FRB, möjliggjordes av NASA:s jordbana Swift-satellit, som observerade den exakta delen av himlen där FRB 131104 inträffade när utbrottet detekterades av radioteleskopet Parkes Observatory i Parkes, Australien. "Swift tittar alltid på himlen efter utbrott av röntgenstrålar och gammastrålar, "sa Neil Gehrels, uppdragets huvudutredare och chef för Astroparticle Physics Laboratory vid NASA:s Goddard Space Flight Center. "Vilken glädje det var att fånga den här blixten från en av de mystiska snabba radioutbrotten."

"Även om teoretiker hade förväntat sig att FRB kan åtföljas av gammastrålning, gammastrålningsemissionen vi ser från FRB 131104 är förvånansvärt långvarig och ljus, "Sa Fox. Varaktigheten av gammastrålning, efter två till sex minuter, är många gånger millisekundens varaktighet för radioutsläppet. Och gammastrålningsemissionen från FRB 131104 strålar över sina radioutsläpp med mer än en miljard gånger, dramatiskt höja uppskattningarna av utbrottets energibehov och föreslå allvarliga konsekvenser för utbrottets omgivning och värdgalax.

Det finns två vanliga modeller för gammastrålningsemission från FRB:en som åberopar magnetiska fläckhändelser från magnetarer-starkt magnetiserade neutronstjärnor som är de täta resterna av kollapsade stjärnor-och en annan som åberopar den katastrofala sammanslagningen av två neutronstjärnor, kolliderar för att bilda ett svart hål. Enligt medförfattaren Kohta Murase, en professor och teoretiker i Penn State, "Energiutsläppet vi ser är utmanande för magnetarmodellen om inte skuren är relativt nära. Den långa tidsskalan för gammastrålning, medan det är oväntat i båda modellerna, kan vara möjligt vid en fusion om vi observerar sammanslagningen från sidan, i ett scenario utanför axeln. "

"Faktiskt, energin och tidsskalan för gammastrålningsemission är en bättre matchning till vissa typer av supernovor, eller till några av de supermassiva händelserna för svart hål som Swift har sett, "Fox sa." Problemet är att inga befintliga modeller förutspår att vi skulle se en FRB i dessa fall. "

Den ljusa gammastrålningen från FRB 131104 tyder på att burst, och andra gillar det, kan åtföljas av långlivad röntgen, optisk, eller radioutsläpp. Sådana motsvarigheter ses på ett tillförlitligt sätt i kölvattnet av jämförbart energiska kosmiska explosioner, inklusive båda katastrofer i stor skala-supernovor, magnetar bloss, och gammastrålning-och episodisk eller kontinuerlig ackretionsaktivitet i de supermassiva svarta hålen som vanligtvis lurar i galaxernas centrum.

Faktiskt, Snabba röntgen- och optiska observationer utfördes två dagar efter FRB 131104, tack vare snabb analys av radioastronomer (som inte var medvetna om gammastrålningens motsvarighet) och ett smidigt svar från uppdragsgruppen Swift, med huvudkontor i Penn State. Trots detta relativt väl samordnade svar, ingen långlivad röntgen, ultraviolett, eller optisk motsvarighet sågs.

Författarna hoppas kunna delta i framtida kampanjer som syftar till att upptäcka fler FRB -motsvarigheter, och på detta sätt, äntligen avslöjar de källor som är ansvariga för dessa allestädes närvarande och mystiska händelser. "Helst, dessa kampanjer skulle börja snart efter utbrottet och skulle fortsätta i flera veckor efteråt för att se till att ingenting missas. Kanske får vi ännu lyckligare nästa gång, "Sa DeLaunay.