Nyupptäckt snabb radioburst (FRB) 190520 visar ett unikt beteende jämfört med andra FRB som hittills upptäckts. Denna avvikande kosmiska explosion observerades av ett internationellt team, ledd av forskare vid West Virginia University och Center for Gravitational Waves and Cosmology. Precis när du tror att du förstår mönstret kommer en konstig avvikare och tvingar dig att omvärdera allt du vet.

Professor Sarah Burke-Spolaor tillsammans med Graduate Assistant Kshitij Aggarwal, båda vid WVU-avdelningen för fysik och astronomi och Center for Gravitational Waves and Cosmology, publicerade sina resultat i Nature . I tidningen beskriver de att observera det unika beteendet hos den snabba radioskuren som kallas FRB 190520.

Dessutom spelade doktorander från West Virginia University Jessica Sydnor och Reshma Thomas bägge en avgörande roll i upptäckten.

Thomas arbetade nära Burke-Spolaor för att få uppföljningsdata om FRB för att bättre förstå några av de intressanta egenskaperna som hittades av den första upptäckten. Snyder hjälpte Burke-Spolaor med bildbehandling och bildtolkning för att korskontrollera resultat som setts av FAST-samarbetspartnerna.

Den udda

FRB är transienta radiopulser som orsakas av astrofysiska källor som ligger långt bortom vår galax, Vintergatan. Medan ursprunget till dessa millisekunders varaktighet, ljusa, extragalaktiska blixtar fortfarande inte är helt klarlagda, närmar sig forskare mysteriet med varje ny upptäckt. Denna FRB, FRB 190520, visade sig vara unik nog för att betraktas som en extremist bland alla kända FRB. Först klassades den som en repeater. En repeater är en FRB som upprepar sina pulser slumpmässigt. Typiskt är FRB oförutsägbara, men repeatrar är mer pålitliga men är också sällsynta. Med upprepade beteenden kan forskare bättre fokusera och observera data med relativ precision och kartlägga upprepade skurar som hjälper till vid framtida observationer. FRB 190520 är en av de mest aktiva upprepande FRB som någonsin observerats.

Dessutom är detta bara den andra lokaliserade FRB, av över 20 lokaliserade FRB, med en ihållande radiokälla associerad med den. Lokalisering är när en FRB-plats lokaliseras till ett mycket litet område i rymden, vilket ansluter FRB till en värdgalax nära den platsen. Observationer av värdgalaxen FRB 190520 visade att den är mycket närmare än väntat. Sammantaget betedde det sig väldigt annorlunda än andra FRB:er, vilket ledde till fler frågor från teamet. Varför var den här annorlunda? Vad var det som fick den att bete sig annorlunda? Beror beteendet på själva FRB, eller dess värdgalax? Kan denna värdgalax ge astronomer fler ledtrådar som kan fylla i fler bitar av kosmologipusslet?

Låt oss börja förstå hur upptäckten utvecklades.

Den första FRB upptäcktes 2007 av professor Duncan Lorimer från West Virginia University, professor Maura McLaughlin och en student som arbetar med Lorimer, D. Narkevic, samtidigt som de analyserade arkivdata som registrerats av Parkes Observatory. Denna burst döptes ursprungligen till Lorimer Burst. Denna upptäckt öppnade dörrarna för ett helt studieområde kring FRB. FRB 190520 upptäcktes av forskare som använde FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope) 2019. 2020 observerade ett team av forskare FRB 190520 med hjälp av VLA (Karl G. Jansky Very Large Array)-observatoriet och fann anmärkningsvärda egenskaper , mycket unikt för just denna FRB.

Spola framåt 14 år, FRB 190520 väcker en mängd nya frågor.

Hur vet du platsen för en FRB?

Ungefär som Dopplereffekten använder astronomer det som kallas rödförskjutning, eller våglängden på ljuset som sträcks ut när ljudvågor rör sig genom rymden. Ungefär som ljudet en ambulans gör; den ändras och toppar i tonhöjd när den rör sig mot dig och sjunker sedan i ton när den rör sig bort från dig. Ljusvågor rör sig på liknande sätt. Ljuset driver mot den röda sidan av spektrumet för objekt som är långt borta och som rör sig bort från oss och låter astronomer mäta och beräkna hastigheten på en galax i förhållande till jorden.

Genom att kombinera allt de visste om FRB använde teamet Realfast-observationssystemet vid VLA för att observera och samla in data där de upptäckte en persistent radiokälla (PRS) samlokaliserad med FRB 190520.  Med hjälp av FRB:s position med realfast sökte teamet för värdgalaxen och identifierade värdgalaxen, en dvärggalax, på ett avstånd av ~0,2. Teamet är inte säkra på om PRS är relaterat till FRB, eller något nära FRB i dess miljö. Det finns många teorier kring båda scenarierna. Detta är början på en bättre förståelse för repeatrar som också är samlokaliserade.

Reseberäkningar med spridningsmått

Plasma som upptar det "tomma" utrymmet mellan stjärnor och galaxer gör faktiskt att ljuset saktar ner, och denna effekt blir mer extrem vid lägre radiofrekvenser. Detta gör att högradiofrekventa signaler anländer först och lågradiofrekvenssignaler anländer senare, vilket gör att FRB:er visar en fallande "vissling" i datan. Varaktigheten av den fallande tonen kan användas för att beräkna mängden gas och materia den har passerat genom, vilket ger dem en uppfattning om hur långt det härstammar ifrån. Dispersion Measure (DM) ger oss mycket information om vårt universum eftersom det berättar om elektronfördelningen ute i rymden. När pulserna från en FRB långt borta rör sig genom materia, som gas och plasma i universum, studsar ljuden av pulserna av elektroner i det intergalaktiska mediet (utanför vår egen galax) och orsakar förändringar i pulsen. Astronomer kan beräkna spridningen inom Vintergatan, vår egen galax. Bortom Vintergatan är spridningen i det intergalaktiska mediet okänd, så forskare måste fylla i tomrummen med beräknade uppskattningar. Det kan finnas massor av materia som gömmer sig i det intergalaktiska mediet; ännu ett pussel för en annan dag.

DM av FRB 190520

När de beräknade dess spridningsmått upptäckte teamet att det var mycket stort. Spridningsmåttet (DM) används för att uppskatta hur långt FRB kan vara, och baserat på enbart DM borde det ha varit väldigt långt borta, men i kombination med rödförskjutningen var det inte alls långt borta; motsatsen. Det var väldigt nära. Baserat på befintliga observationer som använder rödförskjutning/DM-förhållandet, visade sig egenskaperna hos denna FRB vara mycket unika, till och med en extremitet. Denna genombrottsberäkning utmanar nu DM-rödförskjutningsrelationerna som rutinmässigt används i FRB-analys för att bestämma avstånden till FRB.

The Outlier

FRB 190520 fick återigen bevisa sin unika karaktär. Dess DM var mycket stort, vilket vanligtvis används för att uppskatta hur långt FRB:n kan placeras. Enbart baserat på DM borde det ha varit väldigt långt, men rödförskjutningen visade motsatsen. Det var faktiskt väldigt nära jorden.

Om alla FRB beter sig på samma sätt kan vi använda dem för att tjäna som en medelpoäng. Men om vi har avvikande FRB:er, som FRB 190520, är ​​genomsnitten inte lika jämnt presenterade. Med andra ord kan det göra att det kända genomsnittet blir bredare på grund av de uppenbara extremvärdena i mixen.

Enligt Aggarwal kan FRB 190520 kasta initiala uppskattningar och antaganden ut genom fönstret.

FRB 190520 har visat sig vara en portal för kontinuerliga okända. Denna uteliggare och dess värdgalax har nu öppnat fler frågor kring den kosmiska världen av FRB, vilket fascinerar forskare med mer vetenskaplig nyfikenhet. Forskare har använt dessa FRB för att dra viktiga slutsatser kring andra forskningsområden som hänför sig till universum, som dess utveckling. "Om du räknar upp alla stjärnor, gas och andra lysande saker vi kan se, baserat på kosmologiska observationer, borde det finnas mer saknad materia som står för, men vi har inte fullt ut de direkta mätningarna," förklarar Burke Spolaor. FRB kan undersöka utrymmet mellan galaxer och hjälpa till att fylla i de okända detaljerna om det intergalaktiska mediet inklusive den dolda materien.

Något är på gång med FRB 190520, och vi vill veta mer! Värdgalaxen, eller miljön runt denna FRB har något unikt på gång, som kan bidra till en så hög spridning. Lokalisering är nyckeln till att bättre förstå extremvärden som FRB 190520, genom att lokalisera FRB till sin modergalax och uppskatta dess exakta avstånd.

För varje upptäckt blir pusslet mer komplext och ger fler svar på frågor som rör universums utveckling och bortom.

Även om det för närvarande är en anomali, är det mycket möjligt att det om fem eller tio år kan anses normalt eftersom fler detaljer kring upprepande FRB:er, som FRB 190520, avslöjas. + Utforska vidare

Konstig radioserie väcker nya frågor