Tajemné kosmické výbuchy vysledované do extrémního prostředí

Opakované rychlé rádiové prasknutí, které bylo poprvé detekováno v roce 2012, se pravděpodobně vytvořilo v silném magnetickém poli, čímž se otevřela nejasnost toho, co způsobilo záhadné shluky.

Dalekohled Arecibo o délce 305 metrů v Portoriku a jeho pozastavená podpůrná platforma rádiových přijímačů jsou zobrazeny uprostřed hvězdné noci. Je indikován blesk ze zdroje Fast Radio Burst FRB 121102, který pochází z hlubiny v extragalaktickém prostoru.
Design: Danielle Futselaar (www.artsource.nl) - Využití fotografie: Brian P. Irwin / Dennis van de Water / Shutterstock.com

Každý den je rádiové nebe propíchnuto 10 000 záblesky světla. Ačkoli tyto takzvané rychlé rádiové záblesky jsou nesmírně jasné a vytvářejí tolik energie jako 500 milionů sluncí, vydrží jen pár milisekund - což znamená, že většinou zůstaly bez povšimnutí a jejich původ zůstává tajemný.

Poté v roce 2016 astronomové oznámili, že jeden z těchto výbuchů, nazvaný FRB 121102, se několikrát znovu rozhořel, takže je to jediný rychlý radiový výbuch, o kterém se ví, že se opakuje. Od té doby propukla více než 200krát, což umožnilo astronomům konečně spojit záhadu s jeho domovskou galaxií: malá se nachází ve vzdálenosti asi 2, 5 miliardy světelných let.

Nejnovější pozorování, která byla zveřejněna 10. ledna v přírodě a na setkání americké astronomické společnosti, naznačují, že výbuchy pocházejí z prostředí s neobvykle silným magnetickým polem. Jako takový by viníkem mohla být mladá neutronová hvězda v blízkosti černé díry nebo možná černá díra sama.

Twisted Light

Daniele Michilli (Amsterodamská univerzita) a jeho kolegové použili observatoř Arecibo v Portoriku a dalekohled Green Bank v Západní Virginii k detekci nových výbuchů na vyšších frekvencích než dříve. Výsledky ukazují, že polarizace rádiových vln byla zkroucena na spirály - podpis, který nastává, když světlo prochází magnetickým polem.

"Nemohl jsem uvěřit svým očím, když moji kolegové zaslali výsledky e-mailem, " řekla Victoria Kaspi (McGill University) v tiskové zprávě. "Tento druh obrovské rotace Faraday je extrémně vzácný." Jakmile jsme to strávili, uvědomili jsme si, že je to velká stopa o tom, kde tento bizarní zdroj sídlí. “

Světlo je tak zkroucené, že vědci tvrdí, že muselo projít mimořádně silným magnetickým polem, které je nejméně 100krát silnější než průměrné magnetické pole v Mléčné dráze. To znamená, že viník má pravděpodobně neobvyklého souseda: obrovskou černou díru. Ve skutečnosti jediný známý zdroj, který má tak silný polarizační podpis, pochází z pulsaru poblíž Střelce A * - supermasivní černé díry ve středu naší galaxie.

Navíc nejkratší výboj trval jen 30 mikrosekund, což naznačuje, že zdroj má průměr pouhých 10 km - typická velikost neutronové hvězdy. "Nyní by se mohlo zdát, že 10 kilometrů bude velké, " řekl na setkání Vishal Gajjar (Kalifornská univerzita v Berkeley). "Ale představte si, že zdroj je od nás ve skutečnosti 3 miliardy světelných let a emise snižujeme na pouhých 10 kilometrů." To je docela velkolepé. “

Tým si myslí, že rychlé rádiové výbuchy pocházejí z neutronové hvězdy v blízkosti černé díry. Vyvolává však otázku: Proč by měl být tento zdroj umístěn tak blízko masivní černé díry? "Pravděpodobně by to nebyla jen náhoda, " řekl Jason Hessels (Amsterdamská univerzita). "Pravděpodobně by to byla důležitá součást příběhu - ale nevíme, proč na tom záleží."

Pak to opět nemohl být příběh. Michilli a jeho členové týmu souhlasí s tím, že jiné scénáře by mohly vést k tomuto podivnému rychlému výbuchu rádia.

"Je pravděpodobné, že by to bylo velmi mladé, a pokud je to velmi mladé, je docela možné, že by to stále mohlo být v nějakém druhu kokonu, jako zbytek supernovy, " řekl Hessels. Ale ani tato hypotéza není dokonalá. Zbytek by musel být milionkrát jasnější než Krabí mlhovina, nejjasnější zbytek Mléčné dráhy.

Turbulentní domov

"Co je na této poslední zprávě vzrušující, je, že si myslím, že právě opakuje skutečnost, že nevíme přesně, odkud pocházejí, " řekla Sarah Burke-Spolaor (Západní Virginie), která se studie nezúčastnila. "Myslím, že to znovu otevírá nejasnost, zda by to mohlo být od neutronové hvězdy nebo černé díry."

Ačkoli existuje mnoho různých teorií, které vysvětlují, jak může rychlé rádiové roztržení pocházet z černé díry, jedna myšlenka začíná akrečním diskem černé díry - to víření horké hmoty, které zakrývá černou díru. Protože černá díra nemůže jíst nekonečně rychle, některé částice, které se točí dovnitř, se skutečně vytlačí ven - vytvářejí tyto obrovské toky energie střílející z černé díry. Pokud tato ejektura zasáhne stěnu molekul, ionizuje je a v rádiu vytvoří záblesk.

Pravděpodobně však přijde více nápadů. "Jedna z věcí, která mě vzrušuje, je, že v následujících týdnech očekáváme, že velmi kreativní teoretici přijdou s vysvětlením pro naše postřehy, které jsme dosud nenapadli, " řekl Hessels.

Přestože je vtip, že existuje více teorií, než jsou rychlé rozhlasové výbuchy (velmi pravdivé pozorování) a Hessels se těší na stále se rozšiřující mezeru v následujících týdnech, jak on, tak Burke-Spolaor doufají, že mezera nakonec skončí pokles. S řadou širokopásmových radioteleskopů přicházejících do režimu online je pravděpodobné, že astronomové brzy detekují rychlejší radiové výbuchy - což jim pomůže lépe zvládnout tyto záhady.

"Jakmile začneme najít mnoho z nich snad v průběhu tohoto roku a následujícího roku - je to předešlý závěr, že najdeme další opakující se zdroje, " řekl Hessels. Takové objevy pomohou astronomům pouze pochopit, jak se formoval FRB 121102 a zda je to ve srovnání s jinými dávkami nebo podivem oddball.

Odkaz:

D. Michilli a kol. "Extrémní magnetoionické prostředí spojené se zdrojem rychlého rádiového výbuchu FRB 121102." Příroda .