I en ny Caltech-ledd studie, forskare från campus och Jet Propulsion Laboratory (JPL) har analyserat pulser av radiovågor som kommer från en magnetar - en roterande, tät, död stjärna med ett starkt magnetfält – som ligger nära det supermassiva svarta hålet i hjärtat av Vintergatans galax. Den nya forskningen ger ledtrådar om att magnetarer som den här, ligger i närheten av ett svart hål, kan kanske kopplas till källan till "snabba radioskurar, " eller FRB. FRB är högenergiexplosioner som har sitt ursprung utanför vår galax men vars exakta natur är okänd.

"Våra observationer visar att en radiomagnet kan avge pulser med många av samma egenskaper som de som ses i vissa FRB, " säger Caltech-studenten Aaron Pearlman, som presenterade resultaten idag vid det 233:e mötet i American Astronomical Society i Seattle. "Andra astronomer har också föreslagit att magnetarer nära svarta hål kan ligga bakom FRB, men mer forskning behövs för att bekräfta dessa misstankar."

Forskargruppen leddes av Walid Majid, en gästassistent vid Caltech och huvudforskare vid JPL, som hanteras av Caltech för NASA, och Tom Prince, Ira S. Bowen professor i fysik vid Caltech. Teamet tittade på magnetaren som heter PSR J1745-2900, ligger i Vintergatans galaktiska centrum, använder den största av NASA:s Deep Space Network-radioskålar i Australien. PSR J1745-2900 upptäcktes ursprungligen av NASA:s Swift röntgenteleskop, och senare fastställdes att vara en magnetar av NASA:s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), under 2013.

"PSR J1745-2900 är ett fantastiskt föremål. Det är en fascinerande magnetar, men det har också använts som en undersökning av förhållandena nära Vintergatans supermassiva svarta hål, säger Fiona Harrison, Benjamin M. Rosen professor i fysik vid Caltech och huvudforskaren av NuSTAR. "Det är intressant att det kan finnas ett samband mellan PSR J1745-2900 och de gåtfulla FRB."

Magnetarer är en sällsynt undertyp av en grupp av föremål som kallas pulsarer; pulsarer, i tur och ordning, tillhör en klass av roterande döda stjärnor som kallas neutronstjärnor. Magneter tros vara unga pulsarer som snurrar långsammare än vanliga pulsarer och har mycket starkare magnetfält, vilket antyder att kanske alla pulsarer går igenom en magnetarliknande fas under sin livstid.

Magnetaren PSR J1745-2900 är den närmast kända pulsaren till det supermassiva svarta hålet i mitten av galaxen, åtskilda med ett avstånd på endast 0,3 ljusår, och det är den enda pulsaren som är känd för att vara gravitationsbunden till det svarta hålet och miljön runt det.

Förutom att upptäcka likheter mellan galaktiskt centrummagneter och FRB, forskarna fick också fram nya detaljer om magnetarens radiopulser. Med hjälp av en av Deep Space Networks största radioantenner, forskarna kunde analysera individuella pulser som stjärnan sänder ut varje gång den roterade, en bedrift som är mycket sällsynt i radiostudier av pulsarer. De fann att vissa pulser sträcktes, eller breddad, med en större mängd än förutspått jämfört med tidigare mätningar av magnetarens genomsnittliga pulsbeteende. Dessutom, detta beteende varierade från puls till puls.

"Vi ser dessa förändringar i de individuella komponenterna i varje puls på en mycket snabb tidsskala. Detta beteende är mycket ovanligt för en magnetar, säger Pearlman. Radiokomponenterna, han noterar, är separerade med endast 30 millisekunder i genomsnitt.

En teori för att förklara signalvariabiliteten involverar klumpar av plasma som rör sig med höga hastigheter nära magnetarn. Andra forskare har föreslagit att sådana klumpar kan existera men, i den nya studien, forskarna föreslår att rörelsen av dessa klumpar kan vara en möjlig orsak till den observerade signalvariabiliteten. En annan teori föreslår att variabiliteten är inneboende för magnetaren själv.

"Att förstå denna signalvariabilitet kommer att hjälpa i framtida studier av både magnetarer och pulsarer i mitten av vår galax, säger Pearlman.

I framtiden, Pearlman och hans kollegor hoppas kunna använda radioskålen Deep Space Network för att lösa ett annat enastående pulsarmysterium:Varför finns det så få pulsarer nära det galaktiska centrumet? Deras mål är att hitta en icke-magnetisk pulsar nära det galaktiska mitten av det svarta hålet.

"Att hitta en stabil pulsar på nära håll, gravitationsbunden omloppsbana med det supermassiva svarta hålet i det galaktiska centrumet kan visa sig vara den heliga gralen för att testa gravitationsteorier, " säger Pearlman. "Om vi ​​hittar en, vi kan göra allt möjligt nytt, aldrig tidigare skådade tester av Albert Einsteins allmänna relativitetsteori."

Den nya studien, med titeln "Pulse Morphology of the Galactic Center Magnetar PSR J1745-2900, " uppträdde den 20 oktober, 2018, frågan om The Astrophysical Journal .