Oamenii de știință au descoperit că exploziile misterioase de energie numite explozii radio rapide (FRB) pot fi create atunci când asteroizii se lovesc de stele extreme moarte ultradense numite stele neutroni. O astfel de coliziune eliberează suficientă energie pentru a asigura necesarul de energie al omenirii timp de 100 de milioane de ani!
sunt impulsuri tranzitorii de
care poate dura de la o fracțiune de milisecundă până la câteva secunde. În această perioadă, un FRB poate elibera aceeași cantitate de energie pe care ar fi nevoie
câteva zile să radieze.
Primul FRB a fost observat în 2007 și, de atunci, aceste explozii de energie și-au păstrat aura de mister, deoarece au fost detectate rar până în 2017. Acela a fost anul în care experimentul canadian de cartografiere a intensității hidrogenului (CHIME) a intrat online și a început să facă descoperiri frecvente FRB.
„FRB-urile sfidează până acum explicația, cu peste 50 de ipoteze potențiale de unde provin – am numărat!” liderul echipei și om de știință de la Universitatea din Toronto, Dang Pham, a declarat pentru Space.com.
Posibila legătură între FRB-uri și asteroizi, precum și comete lovirea în stele neutroni, a fost sugerat înainte. Această nouă cercetare a lui Pham și a colegilor consolidează și mai mult această legătură.
„Se știe de mulți ani că asteroizii și cometele au impact
poate provoca semnale asemănătoare FRB, dar până acum, nu a fost clar dacă acest lucru s-a întâmplat suficient de des în univers pentru a explica rata la care observăm apariția FRB-urilor”, a spus Pham. „Am demonstrat că obiectele interstelare (ISO), un substudiat. Clasa de asteroizi și comete despre care se crede că sunt prezente între stelele din galaxiile din tot universul, ar putea fi suficient de numeroși încât impacturile lor cu stelele neutronice ar putea explica FRB-urile!”
Pham a adăugat că cercetarea echipei a arătat, de asemenea, că alte proprietăți așteptate ale acestor impacturi se potrivesc cu observațiile FRB-urilor, cum ar fi duratele, energiile și rata cu care acestea apar pe parcursul
durata de viață a universului.
Întrebarea este: chiar dacă impacturile asteroizilor pot fi devastatoare (doar întrebați-l pe
), cum ar putea ei elibera aceeași cantitate de energie pe care o stea are nevoie de zile pentru a radia?
Stelele extreme înseamnă explozii extreme
Stelele neutronice sunt create atunci când stelele masive mor și nucleele lor se prăbușesc, creând corpuri dense cu masa Soarelui, înghesuite doar într-o lățime nu mai mare decât orașul mediu de pe Pământ.
Rezultatul este o rămășiță stelară cu proprietăți extreme, cum ar fi cea mai densă materie din universul cunoscut (o linguriță ar cântări 10 milioane de tone dacă ar fi adusă pe Pământ) și câmpuri magnetice care sunt cele mai puternice din univers, de trilioane de ori mai puternice decât cele ale Pământului. magnetosferă.
„Stelele cu neutroni sunt locuri extreme, cu peste masa soarelui strânsă într-o sferă de aproximativ 20 km, dându-le unele dintre cele mai puternice câmpuri gravitaționale și magnetice din univers”, a spus Matthew Hopkins, membru al echipei și astrofizician la Universitatea Oxford. a spus Space.com. „Aceasta înseamnă că o cantitate uriașă de energie potențială este eliberată atunci când un asteroid sau o cometă cade pe unul, sub forma unui fulger de unde radio suficient de strălucitoare pentru a fi văzute în univers.”
Deci, despre câtă energie vorbim aici? Pentru a lua în considerare acest lucru, să schimbăm un asteroid cu ceva mai dulce.
Conform
Centrul de zbor Goddard al NASA
dacă un marshmallow de dimensiuni normale ar fi aruncat la suprafața unei stele neutronice, influența gravitațională a stelei moarte este atât de mare încât tratarea ar accelera la viteze de milioane de mile pe oră. Asta înseamnă că atunci când marshmallow lovește steaua neutronică, coliziunea eliberează energie echivalentă cu explozia simultană a o mie de bombe cu hidrogen!
Exact câtă energie eliberează distrugerea de asteroizi/stele de neutroni depinde de mai mulți factori.
„Energia eliberată depinde de mărimea asteroidului și de puterea câmpului magnetic al stelei neutronice, ambele putând varia foarte mult, cu câteva ordine de mărime”, a adăugat Hopkins. „Pentru un
asteroid cu o lungime de 0,62 mile (1 km).
și o stea neutronică cu o intensitate a câmpului magnetic de suprafață de peste un trilion de ori puterea câmpului magnetic al Pământului, calculăm că energia eliberată este de aproximativ 10^29 Jouli (adică 10 urmați de 28 de zerouri).
„Acesta este un număr imens, de aproximativ o sută de milioane de ori toată energia folosită de întreaga umanitate de-a lungul unui an!”
În mod clar, asteroizii care se lovesc de stelele neutronice pot elibera suficientă energie pentru a explica FRB-urile, dar sunt aceste ciocniri suficient de frecvente pentru a explica observațiile FRB?
Ar putea asteroidul „ataca” stelele neutronice pentru a crea FRB-uri repetate?
Astronomii au detectat FRB de pe tot cerul, unii oameni de știință estimând acest lucru 10.000 FRB ar putea apărea în puncte aleatorii ale cerului deasupra Pământului în fiecare zi. Dacă această echipă are dreptate, înseamnă o mulțime de ciocniri între stelele neutronice și asteroizi.
Rocile interstelare sunt cu siguranță suficient de abundente în Calea lactee să contabilizeze această rată; sunt aproximativ 10^27 (10 urmate de 26 de zerouri) numai în galaxia noastră. Dar cât de des întâlnesc aceștia o stea neutronică?
„Coliziunea dintre o stea neutronică și un obiect interstelar este rară. Estimăm că este vorba despre o coliziune la fiecare 10 milioane de ani în Calea lactee„, a spus Pham. „Cu toate acestea, există multe stele neutronice în galaxie și există multe galaxii! Luați împreună, aflăm că rata de coliziune dintre stele neutrone și obiecte interstelare din univers este comparabilă cu ratele FRB observate în prezent.
În plus, cercetătorul a subliniat că numărul de stele neutronice și de obiecte interstelare crește pe durata de viață a universului. Aceasta înseamnă că rata stelelor neutronice și coliziunile obiectelor interstelare ar trebui să crească, de asemenea, în timpul cosmic.
„Dacă acest model este adevărat, atunci ar trebui să observăm că ratele FRB cresc pe măsură ce universul îmbătrânește”, a spus Pham. „Aceasta rămâne o întrebare deschisă de cercetare care ar putea beneficia de mai multe observații!”
Chiar dacă această teorie este corectă, nu răspunde la toate despre FRB. Acest lucru se datorează în principal pentru că există două tipuri de aceste explozii energetice de unde radio.
Până acum, am vorbit despre FRB-uri cu o singură apariție. Cu toate acestea, există și repetarea FRB-urilor care se stinge de mai multe ori. Ar putea incursiunile de asteroizi să explice și FRB-urile repetate?
„Găsim că acest model nu poate explica FRB-urile repetate, deoarece o stea neutronică care se ciocnește cu o rocă interstelară este un eveniment rar, aleatoriu”, a explicat Hopkins. „Este rar ca o stea neutronică individuală să se ciocnească de un obiect interstelar. În comparație, FRB-urile care se repetă au loc, în general, într-un ritm mult mai rapid, unele observate a fi la fel de rapide de două explozii pe oră!”
Cercetările anterioare au sugerat că, dacă un FRB cu o singură apariție este cauzat de coliziuni între o stea neutronică și un asteroid, atunci FRB-urile repetate ar putea reprezenta aceste stele moarte care se ciocnesc cu un centura de asteroizica cel din nostru sistemul solar între Marte şi Jupiter.
„Există încă unele dezbateri în jurul acestei idei, în special cu privire la cât de dense trebuie să fie aceste câmpuri de resturi. Acest scenariu depășește ceea ce am considerat în modelul nostru, care este stele neutronice care se ciocnesc cu obiecte interstelare”, a spus Pham. „Sunt necesare observații suplimentare pentru a înțelege mecanismele de emisie ale FRB și sursele acestora”.
Pham și Hopkins au subliniat că ratele de coliziuni între stelele neutronice și obiectele interstelare vor depinde de tipurile de galaxii, cum ar fi galaxii eliptice sau spiraleîn care apar. Aceasta înseamnă că astronomii vor trebui să observe mai multe FRB și să le urmărească până la galaxiile gazdă pentru a determina ce tip de galaxii sunt cel mai asociate cu aceste explozii de energie.
„Înțelegerea evoluției ratelor FRB în timpul cosmic ne poate ajuta, de asemenea, să înțelegem mai multe despre acest model”, a adăugat Pham. „Mai multe observații FRB ar putea pune, de asemenea, mai multe constrângeri asupra cât de energice sunt aceste evenimente, ceea ce ne va informa despre modul în care sunt emise FRB”. Echipa de cercetare a declarat pentru Space.com că acest lucru se va face cu proiecte de observație FRB, cum ar fi CHIMEObservatorul canadian al hidrogenului și detectorul de radio-tranzitori (CHORD) și Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP).
„Lucrările suplimentare pentru a limita cât de populate sunt galaxiile cu obiecte interstelare ne vor oferi, de asemenea, informații mai bune despre cât de des se pot ciocni stelele cu neutroni cu aceste obiecte din univers”, a concluzionat Pham.
Rezultatele echipei au fost acceptate pentru publicare în Astrophysical Journal. O versiune preliminară a lucrării echipei este disponibilă pe site-ul depozitului arXiv.
Postat inițial pe Space.com.
Comentarii recente