Snabba radioskurar (FRB) representerar de mest intensiva radioexplosioner i universum. Sedan den första upptäckten 2007 har FRB:er fått stor uppmärksamhet, som kulminerade i 2023 års Shaw-pris i astronomi. Med ännu okänt ursprung är dessa extrema kosmiska utbrott bland de mest gåtfulla fenomenen inom såväl astronomi som fysik.
Kausalitet dikterar att FRB-källor bör vara mindre än c·dt i storlek, där c är ljusets hastighet och dt är händelsernas varaktighet. För en typisk skur på 1 millisekund innebär detta en region som är mindre än 300 kilometer, vilket innebär att kompakta objekt som neutronstjärnor eller svarta hål är motorerna för FRB.
Snabbt snurr har observerats i de flesta kompakta föremål, vilket ger upphov till förväntan på periodicitet vid upprepade FRB:s skurar. Men omfattande sökningar efter periodicitet från millisekund till andra skalor har alla misslyckats, vilket föranleder en omvärdering av FRB-utsläppsmekanismer.
Ett team under ledning av professor Di Li från National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences har introducerat ett nytt tillvägagångssätt för att karakterisera FRB:s beteende i det bivariata fasutrymmet av tid-energi. Genom att kvantifiera slumpen och kaoset med hjälp av generaliserat "Pincus Index" respektive "Lyapunov-exponent", lyckas de placera FRB:er i kontexten av andra vanliga fysiska händelser som pulsarer, jordbävningar och solflammor.
Både slumpmässighet och kaos orsakar oförutsägbarhet, men de är distinkta. Oförutsägbarheten i en slumpmässig sekvens förblir konstant över tiden - bild rullande tärningar, resultatet av varje kast har ingen koppling till det föregående. I kaotiska system ökar oförutsägbarheten exponentiellt över tiden. Till exempel kan vem som helst förutsäga vädret under de kommande sekunderna genom att titta upp och runt, men det är fortfarande en utmaning för mänskligheten att exakt förutsäga vädret på lång sikt.
Teamet fann att FRB:er strövar runt i energi-tidsfasrummet, med en lägre nivå av kaos men en högre grad av slumpmässighet än jordbävningar och solflammor. Den uttalade slumpmässigheten av FRB-utsläpp antyder en kombination av flera utsläppsmekanismer eller platser. Denna studie etablerar en ny ram för att kvantifiera FRB och kommer oss närmare att äntligen avslöja ursprunget till dessa våldsamma kosmiska explosioner.
Forskningen är publicerad i tidskriften Science Bulletin .
Mer information: Yong-Kun Zhang et al, Ankomsttiden och energin för FRB:er korsar det bivariata tids-energiutrymmet som en Brownsk rörelse, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.010
Tillhandahålls av Science China Press
