Konstnärens föreställning om en neutronstjärna med ett ultrastarkt magnetfält, kallad magnetar, som sänder ut radiovågor (röd). Magnetar är en ledande kandidat för vad som genererar snabba radioskurar. Kredit:Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Astronomer har bara hittat det andra exemplet på en mycket aktiv, repeterande snabb radioskur (FRB) med en kompakt källa för svagare men ihållande radioemission mellan skurarna. Upptäckten väcker nya frågor om naturen hos dessa mystiska föremål och även om deras användbarhet som verktyg för att studera naturen hos det intergalaktiska rummet. Forskarna använde National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) och andra teleskop för att studera objektet, som först upptäcktes 2019.
Föremålet, kallat FRB 190520, hittades av det femhundra meter långa Aperture Spherical radioteleskopet (FAST) i Kina. En explosion från objektet inträffade den 20 maj 2019 och hittades i data från det teleskopet i november samma år. Uppföljningsobservationer med FAST visade att den, till skillnad från många andra FRB:er, sänder ut frekventa, upprepade skurar av radiovågor.
Observationer med VLA 2020 pekade ut objektets plats, och det gjorde det möjligt för observationer av synligt ljus med Subaru-teleskopet på Hawaii att visa att det är i utkanten av en dvärggalax nästan 3 miljarder ljusår från jorden. VLA-observationerna fann också att föremålet ständigt sänder ut svagare radiovågor mellan skurarna.
"Dessa egenskaper gör att den här ser mycket ut som den allra första FRB vars position fastställdes - även av VLA - tillbaka 2016", säger Casey Law, från Caltech. Den utvecklingen var ett stort genombrott och gav den första informationen om miljön och avståndet för en FRB. Dess kombination av upprepade skurar och ihållande radioutsändning mellan skurar, som kommer från ett kompakt område, satte dock 2016 års objekt, kallat FRB 121102, från alla andra kända FRB:er, fram till nu.
"Nu har vi två sådana här, och det väcker några viktiga frågor," sa Law. Law är en del av ett internationellt team av astronomer som rapporterar sina resultat i tidskriften Nature .
Skillnaderna mellan FRB 190520 och FRB 121102 och alla andra stärker en tidigare antydd möjlighet att det kan finnas två olika typer av FRB.
"Är de som upprepar sig annorlunda än de som inte gör det? Hur är det med den ihållande radioutsändningen - är det vanligt?" sa Kshitij Aggarwal, en doktorand vid West Virginia University (WVU).
Astronomerna föreslår att det antingen kan finnas två olika mekanismer som producerar FRB eller att objekten som producerar dem kan agera olika i olika skeden av deras utveckling. Ledande kandidater för källorna till FRB är de supertäta neutronstjärnorna som blir över efter att en massiv stjärna exploderar som en supernova, eller neutronstjärnor med ultrastarka magnetfält, kallade magnetarer.
En egenskap hos FRB 190520 ifrågasätter användbarheten av FRB som verktyg för att studera materialet mellan dem och jorden. Astronomer analyserar ofta effekterna av ingripande material på radiovågorna som sänds ut av avlägsna föremål för att lära sig om det tunna materialet i sig. En sådan effekt uppstår när radiovågor passerar genom rymden som innehåller fria elektroner. I så fall färdas högfrekventa vågor snabbare än lågfrekventa vågor.
Denna effekt, som kallas dispersion, kan mätas för att bestämma tätheten av elektroner i utrymmet mellan objektet och jorden, eller, om elektrontätheten är känd eller antas, ge en grov uppskattning av avståndet till objektet. Effekten används ofta för att göra avståndsuppskattningar till pulsarer.
Det fungerade inte för FRB 190520. En oberoende mätning av avståndet baserat på dopplerförskjutningen av galaxens ljus orsakad av universums expansion placerade galaxen på nästan 3 miljarder ljusår från jorden. Emellertid visar skurens signal en mängd spridning som vanligtvis skulle indikera ett avstånd på ungefär 8 till 9,5 miljarder ljusår.
"Detta betyder att det finns mycket material nära FRB som skulle förvirra alla försök att använda det för att mäta gasen mellan galaxer," sa Aggarwal. "Om så är fallet med andra, då kan vi inte räkna med att använda FRB som kosmiska måttstockar", tillade han.
Astronomerna spekulerade i att FRB 190520 kan vara en "nyfödd", fortfarande omgiven av tätt material som kastas ut av supernovaexplosionen som lämnade bakom neutronstjärnan. När detta material så småningom försvinner, skulle spridningen av skursignalerna också minska. Under "nyfödd"-scenariot, sa de, kan de upprepade utbrotten också vara ett kännetecken för yngre FRB och avta med åldern.
"FRB-fältet rör sig väldigt snabbt just nu och nya upptäckter kommer ut varje månad. Men stora frågor kvarstår fortfarande, och detta objekt ger oss utmanande ledtrådar om dessa frågor", säger Sarah Burke-Spolaor, på WVU. + Utforska vidare
