Pusing radio cepat: petunjuk kepada misteri

Pusing radio cepat: petunjuk kepada misteri

Konstantin Postnov,
Dr. Phys.-Mat. Sci, Professor, Jabatan Astrofizik dan Astronomi Cemerlang, Bahagian Astronomi, Fakulti Fizik, MSU
"Trinity Option" №1 (220), 17 Januari, 2017

Konstantin Postnov

Pada tahun 2007, salah satu fenomena paling misteri dalam astrofizik moden telah ditemui: pecah radio cepat (FRB). Yang pertama dijumpai dalam data yang diarsipkan dari teleskop radio Parks (Australia) -kelombang milisaat emisi radio intensiti tinggi, yang mempunyai kebergantungan yang kuat terhadap kelewatan isyarat pada kekerapan. Kebergantungan ini dipanggil ukuran penyebaran, ia berlaku apabila isyarat radio menyebarkan dalam ruang antara bintang dan plasma intergalaktik dan berkadaran dengan ketumpatan komponen elektronik yang bersatu di sepanjang garis penglihatan.

Penulis penemuan, Duncan Lorimer, mencadangkan bahawa sumber itu kemungkinan besar merupakan objek extragalactic, pada jarak dari ratusan megaparsec. Beberapa tahun kemudian, astronom radio mendapati pecahan serupa dengan sifat-sifat serupa, dan menjadi jelas bahawa ini adalah kelas keseluruhan fenomena astronomi baru. Kini mereka diketahui kira-kira 20 tahun, dan analisis statistik menunjukkan bahawa jumlah pecah radio pantas setiap hari di seluruh langit sepatutnya berurutan beberapa ribu!

Tetapi persoalannya tetap – di mana asalnya? Di manakah sumber-sumber yang berdekatan di galaksi, dalam galaksi jiran atau di jarak kosmologi berbilion tahun cahaya? Ketepatan penyetempatan letupan radio cepat di langit setakat ini telah rendah – beberapa darjah persegi. Mencari sumber di kawasan tersebut, selain tidak mengetahui apa yang sepatutnya, adalah satu tugas yang sia-sia.

Teleskop radio "Taman" di Australia, dalam data yang mana FRB pertama dijumpai. Gambar oleh John Sarkissian (Balai Cerap CSIRO Parkes)

Apakah keunikan mereka? Tempoh pendek dan keamatan yang tinggi menunjukkan suhu kecerahan kolosal di sinaran. Pelepasan radio jenis ini hanya diketahui oleh ultrashort "super pulsa" pulsar muda (contohnya, Ketam), yang sifatnya juga tidak jelas. Pada masa ini, beratus-ratus artikel telah ditulis tentang sifat pecutan radio pendek (FRB) dan beberapa berpuluh-puluh hipotesis yang telah dikemukakan, mulai dari semulajadi (misalnya, berkaitan dengan proses letupan berhampiran bintang neutron, arXiv: 1307.4924, arXiv: 1401.6674) "cluster mini axion", arXiv: 1411.3900) atau bahkan (setakat ini) hebat (sebagai contoh, rasuk radio,digunakan oleh tamadun luar angkasa untuk menyebarkan "gerai ruang" untuk pergerakan di ruang antara planet dan interstellar, arXiv: 1701.01109).

Beban radio cepat pertama yang terdapat di dalam data yang diarkibkan. Secara menegak – kekerapan, secara mendatar – masa dalam milisaat. Isyarat surge – jalur gelap. Pada frekuensi rendah, isyarat datang kemudian kerana penyebaran gelombang radio dalam medium dengan elektron bebas. Di bar sisi – profil masa isyarat pada frekuensi tetap. Gambar dari artikel Larimer et al., ArXiv: 0709.4301

Keadaan dengan pecah radio cepat sangat mirip dengan kisah gamma-bursts preskripsi selama hampir setengah abad. Kemudian, juga, tidak dapat mencari sumber kerana penyetempatan yang kurang baik, juga tidak mengetahui skala jarak kepada mereka. Pada awal tahun 1990-an, pandangannya adalah dominan bahawa sumbernya berada di Galaxy. Tetapi statistik mereka, dikumpulkan oleh observasi gamma Compton, bercakap untuk fakta bahawa pecah sinar gamma berasal dari jarak kosmologi setanding dengan jarak ke cakrawala Alam semesta.

Pada kesempatan ini, satu perdebatan umum yang menarik antara Don Lamb (Donald Q. Lamb), yang mengikuti hipotesis galaksi, dan Bohdan Paczynski, yang mempertahankan asal usul kosmologi burma gamma, berlangsung di Perpustakaan Kongres pada tahun 1995.Tidak ada yang memenangi kemenangan yang jelas, tapi pada tahun 1996 teka-teki itu telah diselesaikan. Kami mendapati selepas kecacatan optik pecah, yang bertepatan dengan galaksi jauh dengan peralihan besar yang besar. Kemudian semakin banyak – semua pada jarak kosmologi. Kunci penyelesaiannya adalah untuk menentukan koordinat sumber dengan ketepatan astrometri.

Astrometri adalah bidang astronomi yang paling tepat; menentukan koordinat objek angkasa dan pergerakan mereka yang kelihatan adalah salah satu tugas utamanya. Koordinat ditentukan paling tepat menggunakan interferometri, terutama di rentang radio, di mana pangkalannya dapat dibandingkan dengan saiz Bumi, dan dalam eksperimen angkasa (Radioastron) bahkan puluhan kali lebih besar.

Untuk masa yang lama, ia tetap menjadi masalah untuk menangkap pecutan radio menggunakan interferometer kerana bidang pandangan sempit. Dan pada 4 Januari 2017 dalam majalah itu Alam Sekumpulan besar ahli astronomi radio (S. Chatterjee et al., ArXiv: 1701.01098) melaporkan lokalisasi "astrometrik" pada salah satu daripada sumber denyutan pendek FRB 121102 menggunakan pemerhatian interferometri radio pada antena VLA dan teleskop radio 305 meter di Arecibo (Amerika Syarikat).

Ahli astronomi mengambil kesempatan daripada hakikat bahawa sumber tertentu ini diulangi- untuk 83 jam pemerhatian di VLA dalam jalur kekerapan 2.5-3.5 GHz, dalam tempoh enam bulan, semburan semburan pendek pendek dengan ukuran penyebaran yang sama dicatatkan. Ketepatan penyetempatan adalah kira-kira 0.1 detik sudut (ini adalah ketepatan pemerhatian optik yang terbaik).

Ternyata di dekat sumber FRB yang berulang (pada jarak 0,1 detik dari busur) terdapat sumber radio yang hampir tidak konstan dengan spektrum bukan termal yang terus menerus. Menurut data pemerhatian arkib pada tahun 2014, objek kekal yang lemah kira-kira kira-kira 25 magnitud didapati di sumber di sumber teleskop Kek 10 meter dan teleskop Gemini.

Pemerhatian interferometrik radio tambahan dengan pangkalan super panjang (VLBI) pada rangkaian teleskop radio Eropah dengan ketepatan milisekon mengesahkan keputusan VLA (arXiv: 1701.01099) dan menunjukkan bahawa sumber tetap dan sumber FRB dipisahkan oleh kurang daripada 0.12 milisaat arka. Ini mengesahkan sambungan fizikal mereka mungkin.

Spektroskopi sumber optik di teleskop Gemini Utara (Hawaii) menunjukkan (arXiv: 1701.01100) bahawa sinaran optikal adalah galaksi kerdil yang lemah dengan peralihan merah z = 0.1927 (jarak kira-kira 1 Gpc)dengan jisim 40-70 juta massa Matahari, dengan kadar pembentukan bintang spesifik yang tinggi dan metallicity yang rendah, sama dengan galaksi kerdil muda dengan kilat starburst.

Apakah kesimpulan dari penemuan ini? Pertama, sifat extragalactic (sekurang-kurangnya ini!) Sumber FRB telah disahkan. Kedua, sumber radio kedua kekal ditemui dengan spektrum bukan termal yang tidak dapat dikenal pasti dengan sumber yang diketahui (sebagai contoh, bintang magnetar neutron muda atau teras galaksi aktif). Ketiga, sumbernya terletak tepat di galaksi kerdil dengan ketebalan rendah dan kadar pembentukan bintang yang tinggi.

Jelas sekali, fakta-fakta ini dengan yakin menolak beberapa model fizikal, tetapi masih tidak membenarkan jawapan yang jelas mengenai soalan mengenai sifat FRB dan pelepasan radio luar biasa mereka. Mungkin, dalam masa terdekat, pemerhatian baru akan membolehkan para astronom membongkar misteri sumber pecutan radio pendek – menunggu keputusan baru!


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: