Inhaltsverzeichnis:

Unbekannte Natur kosmischer Funkausbrüche
Unbekannte Natur kosmischer Funkausbrüche

Video: Unbekannte Natur kosmischer Funkausbrüche

Video: Unbekannte Natur kosmischer Funkausbrüche
Video: Die neusten Foodtrends aus Moskau | Galileo | ProSieben 2024, März
Anonim

Eines der mysteriösesten kosmischen Phänomene sind schnelle Funkausbrüche. Dies sind kurze, mehrere Millisekunden lange Funksignale unbekannter Natur, die aus der Freisetzung einer enormen Energiemenge resultieren. Seit ihrer Entdeckung ist mehr als ein Jahrzehnt vergangen, aber Astrophysiker versuchen immer noch, die Mechanismen ihres Auftretens herauszufinden. Als mögliche Quellen nennen die Forscher Neutronensterne, Schwarze Löcher und sogar Sender außerirdischer Zivilisationen.

Geheimnisvolle Signale

Bei schnellen Funkstößen wird in Millisekunden so viel Energie freigesetzt, wie die Sonne über mehrere Zehntausend Jahre abgegeben hat. Die führende Hypothese ist, dass sie durch katastrophale Ereignisse wie die Verschmelzung zweier Neutronensterne, einen Blitz bei der Verdampfung eines Schwarzen Lochs oder die Umwandlung eines Pulsars in ein Schwarzes Loch verursacht werden. Lange Zeit glaubte man, dass Funk-Bursts nur einmal vorkommen können, aber 2015 wurde entdeckt, dass sich der zuvor aufgezeichnete schnelle Funk-Burst FRB 121102 nicht periodisch wiederholt.

FRB 121102 befindet sich in einer Zwerggalaxie, drei Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, und blieb trotz sorgfältiger Suche mehrere Jahre lang die einzige bekannte Quelle für wiederkehrende Funkausbrüche. Im Januar 2019 erschien jedoch in der Zeitschrift Nature ein Artikel von Wissenschaftlern der kanadischen Kollaboration CHIME, in dem über die Neuregistrierung von Signalen aus einer anderen Quelle - 180814. J0422 + 73 - berichtet wurde. Das interferometrische Radioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) hat sechs schnelle Radioblitze aufgezeichnet, die aus einer 1,3 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie kamen.

Die Signale ähnelten in ihrer Frequenzstruktur und spektralen Eigenschaften den Signalen von FRB 121102, was auf einen ähnlichen Mechanismus ihrer Entstehung und die gleiche Natur der Quelle hinweist. Die Entdeckung weist auf die Existenz einer eigenen Art von schnellen Funkausbrüchen hin, die gerade wegen ihres Wiederauftretens nicht durch katastrophale Ereignisse verursacht werden können.

Stille Galaxie

Im August 2019 identifizierte ein internationales Wissenschaftlerteam erstmals die Quelle eines einzelnen schnellen Radioblitzes FRB 180924, der aus einer vier Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie stammte.

Mit dem ASKAP-Radiointerferometer in Australien bestimmten Astronomen die Position der FRB-Quelle und berechneten dann die Entfernung zu ihr, indem sie Daten der bodengestützten optischen Teleskope Gemini, Keck und VLT analysierten. Es stellte sich heraus, dass die Radiofackel in einer massereichen Galaxie von der Größe der Milchstraße 13.000 Lichtjahre von ihrem Zentrum entfernt auftrat. Ein charakteristisches Merkmal der Galaxie ist das Fehlen von Prozessen zur Geburt neuer Sterne.

Dies steht im Gegensatz zum repetitiven Signal FRB 121102, das sich im Bereich aktiver Sternentstehung befindet. Somit müssen einzelne und sich wiederholende schnelle Funkbursts unterschiedliche Ursprünge haben. Im Fall von FRB 121102 schien das Funksignal ein starkes Magnetfeld um einen Magnetar, eine besondere Art von Neutronenstern, zu passieren.

Bald berichteten Astronomen des California Institute of Technology in den Vereinigten Staaten von der Entdeckung eines weiteren schnellen Radioblitzes FRB 190523, der ebenfalls in einer relativ ruhigen Umgebung auftrat – in einer Galaxie, die der Milchstraße analog ist und 7,9 Milliarden Lichtjahre entfernt ist von der Erde.

Beide Entdeckungen widerlegen, dass schnelle Funkausbrüche nur in jungen Zwerggalaxien auftreten können, die eine große Anzahl von Magnetaren enthalten.

Acht Zwillinge

Im August 2019 erschien im Preprint-Repository arXiv.org ein Artikel der kanadischen Kollaboration CHIME, der über die Erkennung von acht sich wiederholenden Funksignalen berichtete. Zwei Quellen von Funksignalen - FRB 180916 und FRB 181119 - blinkten mehr als zweimal (zehn bzw. dreimal), der Rest sendete nur einmal wiederholte Funksignale, wobei die längste Pause zwischen den Aufzeichnungen von Radiowellen 20 Stunden betrug. Laut den Forschern kann dies darauf hindeuten, dass viele FRBs sich tatsächlich wiederholen, einige jedoch aktiver sind als andere.

Die meisten der acht neuen schnellen Radiobursts zeigten mit jedem wiederholten Burst eine Abnahme der Signalfrequenz, was der Schlüssel zum Verständnis des Mechanismus sein könnte, der diese Phänomene hervorruft. Darüber hinaus hat FRB 180916 die niedrigsten Signaldispersionsraten, was die relative Nähe der Quelle zur Erde anzeigt. Es könnte auch helfen, die Natur des Funkausbruchs zu bestimmen, schlossen die Forscher.

Höllensterne

Im Spätsommer 2019 berichteten Wissenschaftler des National Center for Radioastrophysics in Indien, dass Magnetare immer noch eine der wahrscheinlichsten Quellen für schnelle (zumindest sich wiederholende) Radiostöße sind.

Der anomale Magnetar XTE J1810-197 wurde mit dem Giant Meterewave Radio Telescope beobachtet. Es wurden Millisekundenpulse der Radioemission aufgezeichnet, die Blitzen aus der Wiederholung von FRB 180814. J0422 + 73 ähneln.

Dieser Magnetar befindet sich 10 Tausend Lichtjahre von der Erde entfernt. Es wurde 2003 entdeckt und emittiert 2008 nach und nach keine Funkemissionen mehr. Im Jahr 2018 trat jedoch ein neuer Ausbruch auf, der ebenfalls allmählich zu verblassen begann. Interessanterweise emittieren Magnetare normalerweise keine Radioemission, und der XTE J1810-197 war die erste Quelle dieser Art von Radioemission. Die Seltenheit dieses Objekts, wie die sich wiederholenden Funkausbrüche, hat Wissenschaftler zu der Annahme veranlasst, dass beide Phänomene miteinander in Verbindung stehen könnten.

Lautes Loch

Im September 2019 berichteten chinesische Astronomen, dass sie neue schnelle repetitive Radiobursts (FRBs) von FRB 121102 entdeckt hatten. Die Signale wurden mit einem 500-Meter-FAST-Radioteleskop mit einem 19-Strahlen-Empfänger in der Provinz Guizhou erfasst. Von Ende August bis September wurden mehr als 100 Spikes aufgezeichnet, was eine Rekordzahl unter allen erfassten FRBs ist.

Zu diesem Zeitpunkt begannen Wissenschaftler anzunehmen, dass FRB 121102 ein supermassives Schwarzes Loch ist, das die Masse der Sonne um das 10-100 Millionenfache übertrifft und ein starkes Magnetfeld erzeugt, und ein Neutronenstern oder ein Plasma, das von dem Loch beeinflusst wird, könnte der direkte Quelle von Fackeln. Eine andere mögliche Erklärung ist, dass FRB 121102 ein magnetisiertes Plerion ist, ein Nebel, der vom Sternenwind eines Pulsars angetrieben wird.

Während schnelle Radiobursts bisher ungeklärt bleiben, wurden der wissenschaftlichen Gemeinschaft im Jahr 2019 viele Daten präsentiert, die Astronomen der Lösung näher bringen. Es stellte sich heraus, dass FRBs wiederholt werden können, und das tun sie wahrscheinlich sehr oft. In diesem Fall werden sie von eher exotischen Objekten wie Neutronensternen (Pulsare und Magnetare) erzeugt, die sich in einem geeigneten interstellaren Medium befinden. Einzelne Bursts treten unter weniger turbulenten Bedingungen auf: Galaxien, in denen die Sternentstehung sehr langsam ist. Solche Phänomene treten höchstwahrscheinlich aufgrund katastrophaler Prozesse auf.

Empfohlen: