Tag: radioastronomia

Trzy szybkie błyski radiowe przebiły się przez pobliską galaktykę

Radosław B. AMBROŻY

Szybkie błyski radiowe (FRB) to kosmiczne tajemnice, które powoli, ale pewnie ujawniają swoje tajemnice. Te jasne błyski światła są widoczne w części widma fal radiowych i zwykle trwają tylko kilka milisekund, zanim znikną na zawsze. Pochodzą z przypadkowych miejsc we Wszechświecie i są tak potężne, że możemy je zobaczyć emanujące z odległości miliardów lat świetlnych.

Astronomowie wykorzystali nowo zmodernizowaną sieć radioteleskopów, aby znaleźć pięć nowych FRB i odkryli, że wiele błysków przebiło się przez Galaktykę Trójkąta (M33). Te krótkie błyski rozświetliły gaz wewnątrz M33, pozwalając astronomom obliczyć maksymalną liczbę niewidocznych atomów.

Galaktyka Trójkąta. Zdjęcie: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona

Sieć radioteleskopów w Westerbork w Holandii działa od 1968 roku, ale ostatnio została zmodernizowana o system Apertif Radio Transient System (ARTS), który obejmuje nowe odbiorniki i nowy superkomputer. System ARTS został specjalnie zaprojektowany przez naukowców i inżynierów współpracujących z ASTRON, Holenderskim Instytutem Radioastronomii. Naukowcy twierdzą, że nowe dane i obrazy są znacznie ostrzejsze niż wcześniej było to możliwe. Pozwoliło to na natychmiastowe zidentyfikowanie wielu rozbłysków, które przebiły się przez pobliską Galaktykę Trójkąta.

Mamy teraz instrument o bardzo szerokim polu widzenia i bardzo ostrym widzeniu. A wszystko to na żywo. To nowe i ekscytujące.powiedział główny badacz Joeri van Leeuwen z ASTRON.

FRB należą do najjaśniejszych eksplozji we Wszechświecie. Wybuchy zawierają ogromne ilości energii, około dziesięć bilionów razy więcej niż roczne zużycie energii przez całą populację świata, według ASTRON. Podczas gdy uważa się, że niektóre FRB są powodowane przez gwiazdy neutronowe i czarne, inne nadal wymykają się klasyfikacji. Z tego powodu utrzymują się inne teorie, począwszy od pulsarów i magnetarów, a nawet komunikacji pozaziemskiej.

Badając błyski, astronomowie mają nadzieję lepiej zrozumieć podstawowe właściwości materii, z której składa się Wszechświat. Ale badanie tych błysków jest trudne. Nikt nie wie, gdzie na niebie wybuchnie następna seria, a trwają one tylko milisekundę.

Wcześniej radioteleskopy mogły tylko z grubsza wskazać, gdzie wystąpił FRB. Ale modernizacja ARTS umożliwia teraz Westerbork bardzo dokładne określenie lokalizacji FRB.

Wykazaliśmy, że trzy z odkrytych przez nas FRB zaatakowały naszą sąsiadkę, Galaktykę Trójkąta! W ten sposób po raz pierwszy byliśmy w stanie policzyć, ile niewidzialnych elektronów zawiera ta galaktyka. Fantastyczny wynik.mówi Van Leeuwen.

W odległości 3 milionów lat świetlnych od Ziemi Galaktyka Trójkąta – znana również jako M33 – jest trzecią co do wielkości galaktyką w naszej Grupie Lokalnej. W początkowej fazie uruchamiania zmodernizowanego teleskopu odkryli, że mogą spodziewać się wykrywania nowego FRB mniej więcej raz na siedem dni, co, jak powiedzieli, zapewnia znaczną liczbę nowych źródeł do zbadania.

Połączenie wykrywalności i dokładności lokalizacji, oznacza to nową fazę, w której rosnąca liczba rozbłysków może być wykorzystana do badania naszego Wszechświata.napisał zespół.

Kontynuując wskazywanie źródeł i badanie FRB, astronomowie mają nadzieję nie tylko dowiedzieć się więcej o błyskach radiowych, ale także o tajemniczej ciemnej materii i ciemnej energii, które stanowią około 95% Wszechświata.

Astronomowie znaleźli 25 szybkich rozbłysków radiowych, które regularnie się powtarzają

Radosław B. AMBROŻY

Podobnie jak fale grawitacyjne (GW) i rozbłyski gamma (GRB), szybkie rozbłyski radiowe (FRB) są jednymi z najpotężniejszych i najbardziej tajemniczych współczesnych zjawisk astronomicznych. Te przejściowe zdarzenia składają się z wybuchów, które emitują więcej energii w ciągu milisekundy niż Słońce w ciągu trzech dni. Podczas gdy większość rozbłysków trwa zaledwie milisekundy, zdarzały się rzadkie przypadki powtarzania FRB. Podczas gdy astronomowie wciąż nie są pewni, co je powoduje, a opinie są różne, wyspecjalizowane obserwatoria i współpraca międzynarodowa dramatycznie zwiększyły liczbę wydarzeń dostępnych do badań.

Wiodącym obserwatorium jest Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), radioteleskop nowej generacji zlokalizowany w Dominion Radio Astrophysical Observatory (DRAO) w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie. Dzięki dużemu polu widzenia i szerokiemu zakresowi częstotliwości teleskop ten jest niezbędnym narzędziem do wykrywania FRB (do tej pory ponad 1000 źródeł!). Korzystając z nowego rodzaju algorytmu, zespół CHIME/FRB Collaboration znalazł dowody na istnienie 25 nowych powtarzających się FRB w Dane CHIME wykryte w latach 2019-2021.

Współpraca CHIME/FRB obejmuje astronomów i astrofizyków z Kanady, USA, Australii, Tawain i Indii. Jego instytucje partnerskie obejmują DRAO, Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics (DI), Perimeter Institute for Theoretical Physics , Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA), Anton Pannekoek Institute for Astronomy , National Radio Astronomy Observatory (NRAO) , Instytut Astronomii i Astrofizyki , Narodowe Centrum Radioastrofizyki (NCRA) oraz Instytut Badań Podstawowych Tata(TIFR) oraz wiele uniwersytetów i instytutów.

Pomimo swojej tajemniczej natury, FRB są wszechobecne, a najlepsze szacunki wskazują, że zdarzenia docierają do Ziemi z grubsza tysiąc razy dziennie na całym niebie. Żadna z dotychczas zaproponowanych teorii ani modeli nie jest w stanie w pełni wyjaśnić wszystkich właściwości wybuchów lub ich źródeł. Podczas gdy uważa się, że niektóre są spowodowane przez gwiazdy neutronowe i czarne dziury (przypisane dużej gęstości energii ich otoczenia), inne nadal wymykają się klasyfikacji. Z tego powodu utrzymują się inne teorie, od pulsarów i magnetarów po GRB i komunikację pozaziemską.

CHIME został pierwotnie zaprojektowany do mierzenia historii ekspansji Wszechświata poprzez wykrywanie neutralnego wodoru. Około 370 000 lat po Wielkim Wybuchu Wszechświat był przesiąknięty tym gazem, a jedynymi fotonami były albo promieniowanie reliktowe z Wielkiego Wybuchu – kosmiczne mikrofalowe tło (CMB) – albo to uwolnione przez neutralne atomy wodoru. Z tego powodu astronomowie i kosmolodzy nazywają ten okres „wiekami ciemnymi”, które zakończyły się mniej więcej miliard lat po Wielkim Wybuchu, kiedy pierwsze gwiazdy i galaktyki zaczęły rejonizować neutralny wodór (era rejonizacji).

W szczególności CHIME został zaprojektowany do wykrywania długości fali światła, które pochłania i emituje neutralny wodór, znanej jako 21-centymetrowa linia wodorowa . W ten sposób astronomowie mogli zmierzyć, jak szybko Wszechświat rozszerzał się podczas „ciemnych wieków” i dokonać porównań z późniejszymi epokami kosmologicznymi, które są obserwowalne. Jednak od tego czasu CHIME udowodnił, że idealnie nadaje się do badania FRB, dzięki szerokiemu polu widzenia i zakresowi częstotliwości, które obejmuje (400 do 800 MHz). Taki jest cel współpracy CHIME/FRB, która polega na wykrywaniu i charakteryzowaniu FRB oraz śledzeniu ich wstecz do ich źródeł.

W tym najnowszym badaniu Pleunis i jego współpracownicy polegali na nowym algorytmie grupowania, który wyszukuje wiele zdarzeń zlokalizowanych na niebie razem z podobnymi DM.

Możemy zmierzyć pozycję nieba i rozproszenie szybkiego rozbłysku radiowego z pewną precyzją, która zależy od konstrukcji używanego teleskopu. Algorytm grupowania uwzględnia wszystkie szybkie rozbłyski radiowe wykryte przez teleskop CHIME i szuka skupisk FRB, które mają spójne pozycje na niebie i miary dyspersji w zakresie niepewności pomiaru. Następnie przeprowadzamy różne kontrole, aby upewnić się, że wybuchy w klastrze rzeczywiście pochodzą z tego samego źródła.powiedział Pleunis.

Spośród ponad 1000 wykrytych do tej pory FRB tylko 29 zidentyfikowano jako powtarzające się w naturze. Co więcej, praktycznie wszystkie powtarzające się FRB okazały się powtarzać w nieregularny sposób. Jedynym wyjątkiem jest FRB 180915, odkryty przez naukowców z CHIME w 2018 r. (i zgłoszony w 2020 r.) i pulsujący co 16,35 dnia. Z pomocą tego nowego algorytmu zespół współpracujący z CHIME/FRB wykrył 25 nowych powtarzających się źródeł, niemal podwajając liczbę dostępnych do badań. Ponadto zespół zauważył kilka bardzo interesujących cech, które mogą zapewnić wgląd w ich przyczyny i cechy charakterystyczne.

Jak dodał Pleunis:

Kiedy dokładnie policzymy wszystkie nasze szybkie błyski radiowe i źródła, które się powtarzają, okazuje się, że tylko około 2,6% wszystkich szybkich błysków radiowych, które odkrywamy, powtarza się. W przypadku wielu nowych źródeł wykryliśmy tylko kilka rozbłysków, co sprawia, że ​​źródła te są dość nieaktywne. Prawie tak nieaktywne jak źródła, które widzieliśmy tylko raz.

Nie możemy zatem wykluczyć, że źródła, dla których do tej pory widzieliśmy tylko jeden rozbłysk, w końcu również pokażą powtarzające się rozbłyski. Możliwe, że wszystkie szybkie źródła impulsów radiowych w końcu się powtórzą, ale wiele źródeł nie jest bardzo aktywnych. Każde wyjaśnienie szybkich rozbłysków radiowych powinno być w stanie wyjaśnić, dlaczego niektóre źródła są nadpobudliwe, podczas gdy inne są w większości ciche.

Odkrycia te mogą pomóc w przyszłych przeglądach, które skorzystają z radioteleskopów nowej generacji, które zaczną działać w nadchodzących latach. Należy do nich Square Kilometre Array Observatory (SKAO), które ma zebrać pierwsze światło do 2027 r. Zlokalizowany w Australii, ten 128-dyskowy teleskop zostanie połączony z układem MeerKAT w RPA, aby stworzyć największy na świecie radioteleskop. W międzyczasie ogromne tempo wykrywania nowych FRB (w tym powtarzających się zdarzeń) może oznaczać, że radioastronomowie mogą być bliscy przełomu!