Vyřešte podivnou záhadu rychlých rádiových výbuchů

Tato práce dokazuje, že nové dalekohledy s jedinečnými schopnostmi, jako je ATA, mohou poskytnout nový úhel pohledu na výjimečné záhady vědy FRB.

Tým vědců z institutu SETI odhalil nové poznatky o vesmírné záhadě známé jako rychlé rádiové záblesky (FRB). Objev a podrobné pozorování opakování FRB 20220912A, provedené na Allen Telescope Array (ATA) institutu SETI, vrhlo světlo na povahu těchto vesmírných signálů.

FRB jsou krátké, intenzivní záblesky rádiových vln z hlubokého vesmíru. Zatímco většina se vyskytuje pouze jednou, někteří „opakovači“ vysílají signály více než jednou, což dále zatemňuje chápání jejich původu. Během 541 hodin pozorování vědci detekovali 35 rychlých rádiových záblesků z opakovače FRB 20220912A. Pozorování provedená pomocí ATA pokryla široký rozsah rádiových frekvencí a odhalila fascinující vzorce. Všech 35 FRB se nachází ve spodní části frekvenčního spektra, každý s jedinečným energetickým podpisem.

Dynamická spektra (nebo „kaskádové“ vzory) všech vzplanutí z FRB 20220912A byla detekována pomocí pole Allen Telescope, frekvenčně zprůměrovaných pulzních profilů a časově zprůměrovaných spekter.
Červeně vystínované oblasti v grafech časových řad označují časové období konkrétních dílčích vzruchů, přičemž červené svislé čáry označují hranice sousedních dílčích vzruchů. Kredit: SETI Institute

Poznatky z pozorování institutu SETI

„Tato práce je vzrušující, protože poskytuje potvrzení známých vlastností FRB a objev některých nových,“ řekla Dr. Sofia Shaikh z institutu SETI, postdoktorandka NSF MPS-Ascend a hlavní autorka. „Zužujeme zdroj rychlých rádiových záblesků, například na extrémní objekty, jako jsou magnetary, ale žádný existující model nedokáže vysvětlit všechny dosud pozorované vlastnosti. Bylo skvělé být součástí první studie FRB provedené s ATA – Tato práce dokazuje, že nové dalekohledy s jedinečnými schopnostmi, jako je ATA, mohou poskytnout nový úhel pohledu na výjimečné záhady vědy FRB.

Podrobné výsledky nedávno zveřejněné v časopise Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti (MNRAS), zobrazuje zajímavé chování FRB. Tyto nejednoznačné signály ukazují posun frekvence směrem dolů, spojení mezi šířkou pásma a střední frekvencí a změny v trvání shluku v průběhu času. Tým si také všiml něčeho, co dosud nebylo hlášeno: během dvou měsíců pozorování došlo ke znatelnému snížení centrální frekvence výbuchů, což odhalilo neočekávané hvizd kosmického klouzání.

Dva parametry datové sady FRB 20220912A – středová frekvence a šířka pásma – jsou vyneseny v průběhu času, v MJD, od začátku kampaně do jejího konce (časové období asi 60 dní). Panel a) ukazuje, že centrální frekvence FRB se v průběhu kampaně snižuje (se zbytky z fit a neparametrických LOWESS pokynů zobrazených níže modře). Panel b) ukazuje stejný pokles v průběhu času pro šířku pásma. Kredit: SETI Institute

Kromě toho vědci použili tato pozorování k předpovědi bodu zvratu pro nejjasnější FRB 20220912A, což naznačuje jejich příspěvek k celkové rychlosti kosmického signálu. Ve skutečnosti byl tento konkrétní objekt zodpovědný za malé procento všech silných rychlých rádiových záblesků na obloze během těchto pozorování.

Studie se také zabývala časovými vzory sekvencí impulzů a hledala opakování v rámci rychlých rádiových impulzů a mezi nimi. Nebyl nalezen žádný jasný vzor, ​​který by zdůrazňoval nepředvídatelnost těchto nebeských jevů.

Role Allenova teleskopického pole

Tato práce demonstruje důležitou roli, kterou hraje ATA při odhalování tajemství rychlých rádiových záblesků. ATA má jedinečnou schopnost zaznamenávat velké množství frekvenčních kanálů současně, i když jsou široce rozmístěny – například tam, kde jsou některé frekvence velmi vysoké a jiné velmi nízké. To umožňuje namátkové kontroly po příchodu FRB, aby se omezilo, co FRB dělá na vysokých a nízkých frekvencích současně. Pokračující aktualizace slibují více možností pro sledování slabých rychlých rádiových impulzů na více frekvencích současně, což zajišťuje, že ATA zůstane v popředí rozvoje našeho chápání rychlých rádiových impulzů.

Allen Telescope Array (ATA) se sídlem na Hat Creek Radio Astronomy Observatory, Kalifornie, USA. ATA je provozováno institutem SETI, je navrženo jako specializovaný nástroj pro vyhledávání technologických signatur a má potenciál být výkonným zařízením pro studium přechodných jevů. Kredit: Joe Marvia

„Je vzrušující vidět, že se ATA účastní výzkumu FRB tři roky po zahájení programu upgradu,“ řekl Dr. Wael Farah, vědec projektu ATA z institutu SETI a spoluautor. „ATA se může pochlubit jedinečnými schopnostmi, které se používají v mnoha výzkumných snahách, včetně rychlých přechodných operací.“

Tento přelomový objev představuje důležitý krok vpřed v pokračující snaze odhalit tajemství extrémních objektů ve vesmíru. Jak vědci pokračují ve zkoumání vesmíru, každý jedinečný rys, který objevíme, nás přibližuje k pochopení původu a povahy těchto působivých kosmických signálů.

Odkaz: „Charakterizace opakujícího se FRB 20220912A pomocí Allen Telescope Array“ od Sophie Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollack, Andrew B.V., Simeon, Muhammad A. Shamma, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Keetling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schultz, Carol Shoemaker, Gurmehar Singh a Michael Snodgrass, přijati, Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti.
arXiv:2312.07756