O singură explozie arată caracteristici asemănătoare stelei neutronice, o sursă apropiată de stele.
Concepția artistului despre un magnetar care lansează o explozie radio rapidă de la suprafața sa, cu liniile câmpului magnetic afișate în verde. Credit: NASA/JPL-Caltech
Când exploziile radio rapide (FRB) au fost detectate pentru prima dată în 2007, acestea au fost o enigmă completă. După cum sugerează și numele, aceste evenimente implică o erupție foarte scurtă a emisiilor radio și apoi de obicei tăcere, deși câteva obiecte par a fi capabile să trimită mai multe explozii. Obținând suficiente date din o mulțime de explozii individuale, cercetătorii treptat pune accent pe magnetareversiuni de stele neutronice care au câmpuri magnetice intense.
Dar încă nu știm dacă un magnetar este o cerință pentru un FRB sau dacă evenimentele pot fi declanșate și de stele neutronice mai puțin magnetizate. Și avem puține indicii despre mecanismul care produce explozia în sine. Exploziile ar putea fi produse de un eveniment în câmpul magnetic al stelei în sine, sau steaua ar putea lansa un material energetic care ulterior produce un FRB la o anumită distanță de stea.
Dar acum, o explozie rară a oferit indicii că FRB-urile probabil provin din apropierea stelei și că au o caracteristică cu emisiile pulsarilor, un alt subtip de stele neutronice.
O vedere norocoasă
Ambele concluzii se bazează pe observarea unui singur FRB, denumit FRB 20221022A, care a fost detectat în octombrie 2022. A fost preluat de CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). Observatorul a fost construit pentru a analiza emisiile radio din diferite surse, dar s-a dovedit a fi capabil să privească o bucată foarte largă de cer și extrem de bun la identificarea FRB-urilor.
Evenimentul a fost relativ ușor de localizat, permițându-i să fie asociat cu o galaxie specifică care se află relativ în apropiere, cel puțin în termeni cosmologici (la aproximativ 200 de milioane de ani lumină distanță). Apropierea sa a fost critică din mai multe motive. În primul rând, însemna că undele radio care au ajuns pe Pământ au fost suficient de intense pentru a permite diverse analize ale proprietăților exploziei. Al doilea este că fotonii exploziei au petrecut relativ puțin timp călătorind în spațiul dintre galaxii. În schimb, cea mai mare parte a influenței pe care a avut-o materia asupra acestor fotoni provine din materialele din interiorul unei galaxii – fie galaxia care găzduiește sursa, fie din propria noastră Cale Lactee.
Una dintre cele două lucrări publicate miercuri analizează polarizarea fotonilor din explozia în sine, constatând că unghiul de polarizare se modifică rapid în cele 2,5 milisecunde pe care le-a durat FRB 20221022A. Rotația de 130 de grade care a avut loc urmează un model în formă de S, care a fost deja observat în aproximativ jumătate din pulsarii pe care i-am observat – stele neutronice care se rotesc rapid și mătură un jet strălucitor peste linia de vedere cu Pământul, de obicei multiple. ori în fiecare secundă.
Implicația acestei descoperiri este că sursa FRB este probabil să fie și pe un obiect compact, care se rotește rapid. Sau cel putin acest FRB. În prezent, acesta este singurul FRB despre care știm că afișează acest tip de comportament. Deși nu toți pulsarii arată acest model de rotație, jumătate dintre ei o fac și, cu siguranță, am observat destui FRB-uri pe care ar fi trebuit să le ridicăm pe altele ca acesta dacă ar fi avut loc într-un ritm apreciabil.
împrăștiat
A doua lucrare realizează o analiză mult mai complicată, căutând indicii ale interacțiunilor dintre FRB și mediul interstelar care există în galaxii. Acest lucru va avea două efecte. Unul, cauzat de împrăștierea materialului interstelar, va răspândi izbucnirea în timp într-o manieră dependentă de frecvență. Imprăștirea poate provoca, de asemenea, o strălucire/diminuare aleatorie a diferitelor zone ale spectrului, numită scintilație și oarecum analogă cu sclipirea stelelor cauzată de atmosfera noastră.
În acest caz, fotonii FRB au avut trei întâlniri cu materia care poate induce aceste efecte: materialul interstelar rar al galaxiei sursă, materialul interstelar la fel de rar din propria noastră Cale Lactee și materialul intergalactic și mai rar din mijloc. cei doi. Deoarece galaxia sursă pentru FRB 20221022A este relativ apropiată de a noastră, mediul intergalactic poate fi ignorat, lăsând detectarea cu două surse majore de împrăștiere.
Comparând modelele de surse de împrăștiere cu datele din FRB 20221022A, cercetătorii detectează două surse de scintilație și le potrivesc cu cele două galaxii.
Modelul de scintilație indică faptul că materialul interstelar al galaxiei sursă acționează puțin ca o lentilă care rezolvă evenimentul. Și asta oferă unele indicații despre distanțele implicate. Cercetătorii constată că există doar două opțiuni realiste: fie FRB a fost lansat de la relativ aproape de obiectul sursă și materialul de împrăștiere a fost în galaxie, fie FRB a fost produs la o distanță de obiectul sursă, iar materialul de împrăștiere este în principal în afara galaxiei. Deoarece acesta din urmă este mai puțin probabil – tinde să existe mult mai mult material în interiorul galaxiilor – acest lucru sugerează că FRB este produsul evenimentelor din apropierea obiectului sursă.
Acest lucru ar exclude scenariile în care un obiect ejectează material care mai târziu produce FRB prin ciocnirea cu altceva. Și este cu siguranță în concordanță cu comportamentul de tip pulsar văzut în cealaltă lucrare. Și ambele sunt în concordanță cu câmpurile magnetice intense ale unui magnetar care sunt cheia pentru a conduce aceste evenimente.
Este asta tipic?
În timp ce datele referitoare la FRB 20221022A par destul de clare, întrebarea cheie aici este dacă acest FRB special ne spune multe despre toate celelalte FRB pe care le-am observat, inclusiv cele din surse repetate. Rămâne cu totul posibil ca mai mult de un tip de eveniment să producă ceva care arată ca un FRB, iar detaliile sunt greu de rezolvat, deoarece vedem lucruri inconsecvente în diferite observații. Cu toate acestea, vedem cu siguranță progrese în extragerea mai multor din observații, așa că se pare că o imagine mai clară a lucrurilor este inevitabilă.
Natura, 2025. DOI: 10.1038/s41586-024-08184-4, 10.1038/s41586-024-08297-w (Despre DOI).
John este editorul științific al Ars Technica. Are o licență în arte în biochimie de la Universitatea Columbia și un doctorat. în biologie moleculară și celulară de la Universitatea din California, Berkeley. Când este separat fizic de tastatură, el tinde să caute o bicicletă sau o locație pitorească pentru a comunica cu bocancii de drumeție.
Comentarii recente