Eine neue schnelle Radioexplosion wurde in einem Gebiet gefunden, das keine Quellen haben sollte

Zoomen / Künstlerische Darstellung einer hochenergetischen Explosion, die von der Oberfläche eines Magnetars ausgeht.

Schnelle Funkstöße waren ein Rätsel, als sie zum ersten Mal beobachtet wurden. Zuerst folgte jeder FRB demselben Muster: ein massiver Energieschub bei Radiowellenlängen, der weniger als eine Sekunde dauerte – dann verschwand der Ausbruch, um sich nie wieder zu wiederholen. Wir vermuteten zunächst, dass die FRBs eine Hardwarefehlfunktion in unseren Detektoren sein könnten, aber im Laufe der Zeit überzeugte uns die Häufigkeit der Streams, dass sie echt waren.

Seitdem haben wir uns identifiziert Quellen häufiger Bursts und Verbinden der FRBs mit einer Quelle, die Energie außerhalb des Funkbands erzeugt. Dies half uns schließlich, mit dem Finger zu zeigen aus einer Quelle: Magnetare oder Neutronensterne mit sehr intensiven Magnetfeldern.

Jetzt ist die Realität vorbei und der Affenschlüssel wurde in diese schöne und einfache Interpretation geworfen. Eine neue sich wiederholende Quelle für FRBs wurde identifiziert, und zwar an einem Ort, an dem wir nicht erwarten würden, Magnete zu finden. Dies bedeutet nicht, dass die Quelle Nein eines Magnetars, aber wir müssen auf einige ungewöhnliche Erklärungen für seine Entstehung zurückgreifen.

sich drehende Neutronen

Ein Magnetar ist eine Form eines Neutronensterns, der übrig bleibt, nachdem ein Stern kollabiert ist, der massiv genug ist, um eine Supernova zu erzeugen, aber nicht massiv genug, um ein Schwarzes Loch zu bilden. Wenn dieser Überrest zu einer Neutronensuppe komprimiert wird, schrumpft die Materie des Neutronensterns, bis er nur noch etwa 20 Kilometer breit ist. Dieses kompakte Objekt erbt die gesamte Rotationsenergie seines Muttersterns, wodurch es sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, oft verstärkt durch das Hinzufügen von Materie, die aus seiner Umgebung fällt.

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In vielen Fällen führt diese schnelle Rotation zu Pulsaren, Neutronensternen mit Strahlungsquellen, die schnell zu blinken scheinen, wenn sich der Stern dreht. In anderen endet der Neutronenstern mit einem intensiven Magnetfeld, was ihn zu einem Magnetar macht. Die intensiven Magnetfeldlinien des Magnetars werden durch seine Rotation bewegt, was oft zu hochenergetischen Wechselwirkungen mit seiner Umgebung führt.

Aber diese hochenergetischen Phänomene halten zumindest aus astronomischer Sicht nicht lange an. All diese energetischen Wechselwirkungen mit der Umgebung führen dazu, dass der Neutronenstern Energie abgibt, seine Rotation verlangsamt und die Intensität des von ihm erzeugten Lichts verringert. Zum Beispiel wird angenommen, dass Magnetzüge eine Lebensdauer von nur 10.000 Jahren haben, bevor sie in ein ruhigeres Dasein übergehen.

Darüber hinaus tritt die Supernova, die Magnetarsterne bildet, in relativ jungen Sternen auf, die typischerweise nur wenige Millionen Jahre alt sind.

Diese Kombination – ein früher Sterntod und eine kurze magnetische Lebensdauer – bedeutet, dass wir Magnetare nur in Regionen mit einer Fülle junger Sterne erwarten. Es wurde angenommen, dass ältere Sternhaufen die Bildung von Magnetaren gesehen hatten und vor Milliarden von Jahren verblassten.

Woher war das?

Die neue Arbeit eines großen internationalen Teams umfasste die Weiterverfolgung der Entdeckung einer weiteren sich wiederholenden FRB-Quelle mit der Bezeichnung FRB 20200120E. Um den Verbleib von FRB 20200120E zu bestimmen, nutzte das Team die Analyseleistung des European Very Long Interferometric Network, das bis zu 22 Teleskope nutzen kann. auf der ganzen Welt verbreitet. Das Team konnte genügend dieser Teleskope auf die sich wiederholende Quelle richten, um fünf einzelne FRBs abzubilden.

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So wie die Datenrekonstruktion von diesen verschiedenen Teleskopen funktioniert, gibt uns ein einziger Spritzer keinen genauen Standort. Alternativ kann ein Satz potentieller Stellen identifiziert werden. Durch Kombinieren der Standorte, die jedem dieser Ausbrüche entsprechen, konnten die Forscher einen potenziellen Standort für die FRB-Quelle angeben.

Diese Quelle stellte sich als Kugelsternhaufen in der nahen Galaxie M81 heraus. Basierend auf der verbleibenden Unsicherheit bezüglich der Position von FRB 20200120E und der Häufigkeit von Kugelsternhaufen innerhalb von M81 schätzt das Forschungsteam, dass die Wahrscheinlichkeit, FRB 20200120E nicht in diesem Kugelsternhaufen zu haben, etwa 1 zu 10.000 beträgt.

Eine Suche auf dieser Website hat keine konsistente Quelle von Funksignalen ergeben. Basierend auf der Suche mit Röntgen- und Gammastrahlenteleskopen wurden keine Quellen hoher Energie gefunden. Daher gibt es dort kein klares hochenergetisches Objekt.

Was ist alt und neu?

Diese Seite ist seltsam. Am charakteristischsten für Kugelsternhaufen ist, dass sie aus Gruppen alter Sterne bestehen. Es ist unwahrscheinlich, dass sich vor Milliarden von Jahren eine Supernova aus Neutronensternen gebildet hat. Das würde also wahrscheinlich das Vorhandensein von Magneten ausschließen, oder?

Nicht vollständig. Einige wenige Mechanismen können einen Magnetar erzeugen, entweder ohne eine Supernova oder lange nachdem sie aufgetreten ist. Diese Mechanismen sind hauptsächlich von einem nahegelegenen Begleitstern abhängig. Wenn der Begleiter ein gewöhnlicher Stern wäre, könnte er Materie in einen weißen Zwergstern einspeisen, bis der Zwerg zu einem Neutronenstern kollabiert. Oder verschiedene Gruppen von Weißen Zwergen und Neutronensternen können verschmelzen, wodurch ebenfalls ein Neutronenstern entsteht. Schließlich wissen wir, dass ein gewöhnlicher Begleiter einen zuvor ruhenden Neutronenstern „drehen“ kann, indem er ihn mit Materie füttert.

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Jeder dieser Prozesse könnte einen Magnetar innerhalb einer Gruppe alter Sterne erzeugen. Es kann schwierig sein, herauszufinden, welche Operation tatsächlich in FRB 20200120E stattfand, da offensichtlich keine Nicht-Burst-Aktivität am Standort vorhanden ist.

In jedem Fall legen die Ergebnisse nahe, dass wir, wenn Magnetismus die Quelle aller FRBs ist, erwarten könnten, sie in einem viel größeren Bereich von Umgebungen zu sehen, als vor dieser Entdeckung erwartet. Wir möchten vielleicht noch nicht die Berücksichtigung nicht-magnetischer Quellen ausschließen.

Natur, 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04354-w (Über DOIs).

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