FAST fångar en riktig puls från FRB 121102. Kredit:NAOC
En internationell forskargrupp ledd av Prof. Li Di och Dr. Wang Pei från National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) fångade en extrem episod av kosmiska explosioner från Fast Radio Burst (FRB) 121102, med hjälp av femhundra meter Aperture Spherical radioteleskop (FAST). Totalt 1, 652 oberoende utbrott upptäcktes inom 47 dagar från och med den 29 augusti, 2019 (UT).
Det är den största uppsättningen av FRB-evenemang hittills, fler än det antal som rapporterats i alla andra publikationer tillsammans. En sådan burst-uppsättning möjliggör bestämning, för första gången, av den karakteristiska energin och energifördelningen för någon FRB, på så sätt kastar ljus över de centrala motorn som driver FRB.
Dessa resultat publicerades i Natur den 13 oktober, 2021.
FRB upptäcktes först 2007. Dessa kosmiska explosioner kan vara så korta som en tusendels sekund samtidigt som de producerar ett års värde av solens totala energiproduktion. Ursprunget till FRB är fortfarande okänt. Även om till och med utomjordingar har beaktats i modeller för FRB, naturliga orsaker gynnas tydligt av observationerna. De senaste fokuserna inkluderar exotiska hypermagnetiserade neutronstjärnor, svarta hål, och kosmiska strängar som blivit över från Big Bang.
Forskare har funnit att en liten del av FRB upprepas. Detta fenomen underlättar uppföljningsstudier, inklusive lokalisering och identifiering av FRBs värdgalaxer.
FRB 121102 är den första kända repeatern och den första vällokaliserade FRB. Forskare har identifierat dess ursprung i en dvärggalax. Dessutom, denna FRB är tydligt associerad med en ihållande radiokälla. Båda ledtrådarna är avgörande för att lösa det kosmiska mysteriet med FRB. Beteendet hos FRB 121102 är svårt att förutsäga och beskrivs vanligtvis som "säsongsbetonat".
Spränghastighetsfördelningen av isotropisk ekvivalent energi vid 1,25 GHz för FRB 121102. Kredit:NAOC
När du testar FAST FRB-backend under driftsättningsfasen, teamet märkte att FRB 121102 uppträdde med frekventa ljusa pulser. Mellan 29 augusti och 29 oktober 2019, 1, 652 oberoende burst-händelser upptäcktes på totalt 59,5 timmar. Medan burst-kadensen varierade under serien, 122 skurar sågs under rusningstid, motsvarande den högsta händelsefrekvens som någonsin observerats för någon FRB.
En sådan hög kadens underlättar en statistisk studie av dessa FRB-skurar. Forskarna fann en tydlig karakteristisk energi för E 0 =4,8 × 10 37 erg, under vilken genereringen av skurarna blev mindre effektiv. Sprängenergifördelningen kan på ett adekvat sätt beskrivas som bimodal, nämligen, en log-normal funktion för låga E-skurar och en Lorentz-funktion för höga E-skurar, vilket antyder att svagare FRB-pulser kan vara stokastiska till sin natur och de starkare involverar ett förhållande mellan två oberoende storheter.
En "flod" av skurar från en galax som registrerats av FAST-teleskopet. Bursträkningen och energierna visas i histogram, efterliknar målningen "A Vast Land" av Wang Ximeng från Songdynastin. Kredit:NAOC
"Den totala energin för denna burst-uppsättning summerar redan till 3,8 % av vad som är tillgängligt från en magnetar och ingen periodicitet hittades mellan 1 ms och 1000 s, som båda kraftigt begränsar möjligheten att FRB 121102 kommer från ett isolerat kompakt objekt, " sade Dr Wang.
Mer än sex nya FRB har upptäckts genom Commensal Radio Astronomy FAST Survey, inklusive en ny 121102-liknande repeater. "Som världens största antenn, FASTs känslighet visar sig vara gynnsam för att avslöja invecklade kosmiska transienter, inklusive FRB, " sade Prof. LI.
Detta projekt har varit en del av ett långvarigt samarbete sedan idrifttagningsfasen av FAST-teleskopet. Viktiga partnerinstitutioner inkluderar Guizhou Normal University, University of Nevada Las Vegas, Cornell University, Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie, West Virginia University, CSIRO, University of California Berkeley, och Nanjings universitet.
