https://bodybydarwin.com
Slider Image

Tähtitieteilijät tekivät vain yhden valtavan harppauksen omituisen kosmisen mysteerin ratkaisemiseksi

2020

Mikä tulee mieleen, kun yrität kuvata maailmankaikkeuden voimakkainta esinettä? Ehkä atomipommi tai erittäin voimakas aurinko, eikö? No, sallikaa minun esitellä sinulle Fast Radio Burst -tapahtumaa: outo ilmiö, joka ulottuu vain muutamiin tuhannesosaan sekunnissa, mutta voi emittoida enemmän energiaa kuin aurinko 80 vuodessa. Tuhannet FRB: t vilkkuvat koko avaruudessa milloin tahansa, mutta jotain niin yleistä ja niin voimakasta, me tiedämme melkein bupkisten siitä, kuinka ja miksi ne muodostuvat. Paljon asiaa liittyy siihen tosiasiaan, että tutkijat eivät ole koskaan olleet täysin varmoja siitä, mistä he tulevat, sen jälkeen kun he löysivät ne ensimmäisen kerran vuonna 2007. Karkotaanko ne mustien reikien kautta? Ovatko ne epämääräisten tähtiä jatkeita amokissa? Ovatko ne merkkejä älykkäistä ulkomaalaisista, jotka yrittävät kommunikoida kanssamme?

Olemme juuri ottaneet valtavan askeleen eteenpäin tämän kysymyksen ratkaisemisessa. Torstaina Science- julkaisussa julkaistussa tutkimuksessa kansainvälinen ryhmä raportoi ensimmäistä kertaa lokalisoituneen toistumattoman FRB: n lähtöpisteen. "Tämä oli ensimmäinen [FRB], josta me molemmat löysimme sen ja joilla oli oikeantyyppisiä tietoja sen lokalisoimiseen, kertoo Keith Bannister, Australian Commonwealth Science and Industrial Research Organisationin (CSIRO) tähtitieteilijä ja uuden tutkimuksen pääkirjailija." Meidän piti rakentaa kaukoputkella niin kutsuttu "live action replay" -tila tilaamaan tämä FRB. "

Tuo "live action replay" -järjestelmä voisi olla uraauurtava innovaatio, joka meidän on lopulta paljastettava, mitkä omituiset kosmiset ilmiöt tuottavat ja ampuavat FRB: tä muualle maailmankaikkeuteen.

"Se on todella hieno löytö", sanoo New Yorkin Columbian yliopiston astrofysiikka Brian Metzger, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. ”En halua vertailla niitä suoraan, mutta tietyllä tavalla lokalisointi on 100 tapahtuman arvoinen, jos emme tiedä mistä ne ovat lähtöisin. Siellä on niin paljon kontekstia, jonka voit saada. ”

Painopiste on FRB 180924: ssä, nyt tähtitieteilijöiden havaitsemassa 86. FRB: ssä. Tällaiset signaalit ovat tunnetusti ohimeneviä, ja tämä oli vain 1, 3 millisekuntia pitkä - tuskin räpytys ihmismielelle.

Teorioita näiden signaalien tuottamisesta sisältävät tavanomaiset selitykset, kuten mustat aukot tai neutronitähdet tai erittäin energiset supernovat, samoin kuin epämääräiset vaihtoehdot, kuten blitsaarit (pulsaarin hypoteettinen versio) tai tumma aine romahtaa. Ja kyllä, joskus ihmiset ehdottavat, että he voivat tulla muukalaisilta. Yksi viime vuosien arvostetuimmista teorioista oli osoittanut Metzger ja muutama hänen kollegansa, jotka ehdottivat, että FRB: t olivat nuorten magnetaarien hyperaktiivisten leimahduksien vaikutuksia (neutronitähdet, joihin liittyy erityisen voimakkaita magneettikenttiä).

Ollakseni rehellinen, tämä ei oikeastaan ​​ole ensimmäinen FRB koskaan. Vuonna 2017 tutkijat onnistuivat selvittämään toistuvan FRB: n, FRB 121102, kodin galaksin (yksi vain kahdesta ennätysten aikana havaitusta). Vaikka toistuvat havainnot olivat edelleen vaikea tehtävä, he antoivat tähtitieteilijöille johtolankoja siitä, mistä etsiä, ja he päätyivät jäljittämään se heikkoon kääpiögalaksiin, joka on 3 miljardia valovuotta poispäin ja jolla on suuri tähtimuodostus.

Kuten voitte kuvitella, kertaluonteisen FRB: n hankinta on vielä vaikeampaa. Tärkeintä on, että sinulla on kaukoputki, joka löytää molemmat FRB: t ja joka on antennien välisen etäisyyden suhteen riittävän suuri paikantamaan ne, - sanoo Bannister. Aikaisemmilla kaukoputkilla on ollut yksi tai toinen, mutta ei molemmat.

CSIROlla on temppu hihassaan, joka tekee tämän tehtävän mahdolliseksi: Australian neliökilometrin ryhmäratarata (ASKAP), 36 lautasen radioteleskooppijärjestelmä, joka sijaitsee Länsi-Australiassa. Aikaisemmin kaikki ASKAP: n astiat osoittivat tyypillisesti eri suuntiin, heittämällä jakoavainta pyrkimään karakterisoimaan signaali, myös sen lähtökohta, tarkemmin.

On selvää, että yksinkertainen ratkaisu tähän ongelmaan oli ASKAP-astioiden uudelleenjärjestäminen niin, että ne kaikki osoittivat kohti samaa taivaan osaa. Mutta Bannister ja hänen tiiminsä ottivat myös lisätoimenpiteitä parantaakseen järjestelmiä, jotka mahdollistavat FRB: n tiedonkeruun, räätälöimällä laitteistoa siten, että se voisi tehdä miljardin erilaisen mittauksen sekunnissa, ja luomalla uusia ohjelmistoja, jotka pystyvät puristamaan nämä numerot reaaliajassa.

Joten tässä kuvaillaan kuinka uudelleenkäynnistystoiminto toimii: kun ASKAP havaitsee FRB: n, tiedonkeruu pysähtyy ja ohjelmisto etenee lataamaan kaikki kunkin lautasen keräämät raakatiedot viimeisen kolmen sekunnin aikana. Alkuperäinen signaali saapuu tosiasiallisesti jokaiselle radiolautaselle eri aikoina, ja tähtitieteilijät voivat käyttää näitä nanosekunnin murto-viiveitä arvioidaksesi FRB: n sijainnin tarkkuudella, joka on noin 0, 1 kaarisekuntia - vastaava kuin ihmisen hiukset 200 metrin päässä, sanoo Bannister.

Ryhmä kuvansi sitten lähtöpisteen ja mittasi etäisyyden kolmella maapallon tehokkaimmasta maapallon kaukoputkesta (Euroopan eteläisen observatorion erittäin suuri teleskooppi Chilessä, Keck-teleskooppi Havaijilla ja Gemini South-kaukoputki Chilessä).

Seurauksena on, että nyt tiedämme, että FRB 180924 istuu galaksin ulkoreunalla 3, 6 miljardin valovuoden päässä Grus-tähdistössä, verrattavissa Linnunradan kokoon, muotoon ja valoisuuteen. Kuten muutkin FRB: t, tähtienvälinen kaasu aiheutti FRB 180924: n hidastumisen ajoittain, niin kutsutun ”dispersion” vaikutuksen kautta. Astronomit voivat tosiasiallisesti käyttää dispersiota keinona mitata minkä tyyppistä kaasua ja kuinka paljon siitä FRB on kuljettanut matkallaan. maahan, antaen meille jonkinlaisen käsityksen siitä, millainen aine on pisteiden A ja B välillä ja millaisen matkan signaali kuljetti.

"Toistamattomalle FRB: lle saamme yhden kuvan löytääksemme sen ja mitataksesi sen aseman, ja ASKAP-tiimi on tehnyt sen kauniisti", sanoo Shriharsh Tendulkar, Montrealin McGill-yliopiston tähtitieteilijä, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.

Jonkin verran sekaannusta syntyy, kun yritetään sovittaa tämä uusi lähtökohta kääpiögalaksiin, joka on FRB 121102: n koti. On vaikea kuvitella molempia galakseja, jotka tuottavat samantyyppisiä selittämättömästi korkean energian ilmiöitä, kun niiden koon ja valoisuuden välinen ero on 1 000 kertaiseksi.

"Jos jotain, tämä löytö on herättänyt lisää kysymyksiä", Bannister sanoo. ”Tiedämme nyt, että FRB: tä voi tapahtua melko passiivisissa maailmankaikkeuden osissa. Ajattelimme aikaisemmin, että tarvitset paljon voimakasta tähtien muodostumista FRB: n tekemiseksi. ”Hänen mielestään uusien havaintojen mielestä on muutama malli: se, että FRB 180924 on tulossa galaksinsa laitamilta, herättää epäilyksiä teoriasta, jonka mukaan supermassiiviset mustat aukot sijoitettiin galaksien keskipiste on tavallinen lähde. Hyvin nuoret tähdet, kuten supernoovien jälkeen muodostuneet nuoret magnetaarit, myös todennäköisesti lasketaan, samoin kuin selitykset, jotka eivät vaadi minkäänlaista galaktista vartaloa. "Meidän on palattava takaisin piirustuspöydälle ymmärtääksemme kuinka FRB: t voivat tapahtua niin monenlaisissa ympäristöissä."

Kaikki eivät ole vakuuttuneita siitä, että uudet havainnot edellyttävät radikaalia muutosta nykyisissä FRB-teorioissamme. James Cordes, Cornellin yliopiston tähtitieteilijä, joka ei osallistunut tutkimukseen, uskoo edelleen olevan turvallinen veto, että neutronitähdet, erityisesti magnetaarit, ovat todennäköisimmin lähde FRB: n tuotannolle. Suurin seuraus, hän sanoo, liittyy teoriaan, jonka mukaan FRB: t muodostuvat supervaloisissa supernovoissa, jotka muodostuvat ensisijaisesti kääpiögalaksekseista, joissa metallipitoisuus on alhainen. "Se saattaa olla totta jossain määrin, mutta uusi FRB ja sen galaksi ovat mahdollinen vasta-esimerkki", hän sanoo.

On myös mahdollista, että toistuvia ja toistamattomia FRB: itä hallitaan yksinkertaisesti eri malleilla. "Nuoren magnetarin löytäminen massiivisen galaksin laitamilta, jossa on vanhoja tähtiä, on kuin valaan löytäminen Saharasta", Tendulkar sanoo. "Se on hyvin aikaista tietenkin kentällä, mutta tämä saattaa viitata siihen, että toistuvat ja toistamattomat FRB: t ovat peräisin täysin erilaisesta alkuperästä", ja että magnetarimalli pätee vain jälkimmäisiin.

Metzger itse ei usko, että havainnot suljevat magnetaarit suoraan. Voi olla, että magnetaarit ovat monimuotoisempia ja muodostuvat kosmisemmissa skenaarioissa kuin aiemmin oletettiin. "Näitä FRB: tä tuottavien magnetaarien valmistamiseksi voi olla enemmän tapoja", hän sanoo. "Ja luonnolla voi olla useita tapoja tuottaa nopea radiopurske."

Vastaamme näihin kysymyksiin vasta, kun keräämme lisää FRB-tietoja, ja on aivan selvää, että Bannister ja hänen tiiminsä ovat rakentaneet uuden polun näiden ilmiöiden koettelemiseen syvällisesti. Lähtökohdan lokalisointi tarjoaa paljon kapeamman ikkunan tunnistaa, mitkä esineet rikoksen paikassa voivat ampua asioita pois. Välittömästi, tutkijat voivat käyttää FRB-dispersiota vankeampana tapana kartoittaa aineen jakaantuminen maailmankaikkeudessa - sen pitäisi olla siuna vastaukseksi joihinkin kosmologisiin kysymyksiin. "Tämäntyyppinen lähestymistapa on tulevaisuuden aalto", Cordes sanoo.

(Älä vain pidä toivostasi, että joku tulee ulos ja sano, että se on muukalainen. Se ei ole koskaan ulkomaalaista.)

Käytät melkein varmasti sanaa "allergiat" väärin

Käytät melkein varmasti sanaa "allergiat" väärin

Ovatko biohajoavat pussit parempia kuin muovi?  Se on monimutkaista.

Ovatko biohajoavat pussit parempia kuin muovi? Se on monimutkaista.

Libratone Q Adapt Korvakuulokkeiden katsaus: "Google-tarra" saa tämän tarran

Libratone Q Adapt Korvakuulokkeiden katsaus: "Google-tarra" saa tämän tarran