Magnetaren XTE J1810-197 utmanar vår kunskap om snabba radioskurutbrott

 

Citerat fritt från vikipedia "En magnetar är en neutronstjärna med ett starkt magnetfält, cirka 1000 gånger starkare fält än hos en vanlig neutronstjärna. Magnetarer har existerat i teorin sen början av 90-talet men det var först  1998 som teorierna bekräftades då en magnetar fick ett utbrott (och teorin bekräftades) som passerade genom vårt solsystem. När dessa utbrott sker utsöndras enorma mängder röntgenstrålning och gammastrålning. slut citat.

En internationell forskargrupp under ledning av Gregory Desvignes vid Max Planck-institutet för radioastronomi i Bonn i Tyskland, har använt radioteleskopen Effelsberg och Jodrell Bank för att observera magnetaren XTE J1810-197 – en starkt magnetiserad och ultratät neutronstjärna (8100 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden skytten) – strax efter dess ökade röntgenaktivitet och radiostrålningsreaktivering.

Denna ökning dämpades på en tidsskala av några månader, vilket utmanade teorier    som används för att förklara ursprunget till de ej ännu förstådda och upprepande snabba radiostrålningsblixtarna. Tillsammans med kollegor från Jodrell Bank Centre for Astrophysics och Kavli Institute for Astronomy & Astrophysics inspekterar forskare från Max Planck-institutet för radioastronomi (MPIfR) regelbundet några magnetarer. Magnetaren XTE J1810-197 kastade ut radiostrålning i december 2018, strax efter att den förstärkta röntgenstrålningen påbörjades efter ett tioårigt lugn. Det var  efter denna händelse som  forskare började att regelbundet inspektera magnetarer. 

Forskarna inledde en intensiv observationskampanj efter  händelsen 2018och lade märke till några mycket systematiska förändringar i radiostrålens egenskaper, nämligen dess polarisation, vilket avslöjade en förändring i orienteringen (riktningen) av magnetarens radiostrålutsläpp i förhållande till jorden.

 Forskarna tillskrev detta fri precession, en effekt som uppstår från en liten asymmetri i magnetarens struktur, vilket gör att den vinglar runt som en snurra. Till deras förvåning dämpades den fria precessionen snabbt under de kommande månaderna och upphörde så småningom. Att precession (en mekanisk funktion hos snurror (exempelvis jorden), där rotationsaxeln vinglar (pendlar) lite i rymden.) försvinner över tid motsäger  teorin  att radioblixtar  över tid kan förklaras av precesserande magnetarer.

"Vi förväntade oss att se vissa variationer i polarisationen av denna magnetars emission då vi kände till detta från andra magnetarer", minns Gregory Desvignes från MPIfR, huvudförfattare till studien. Men vi hade inte förväntat oss att dessa variationer skulle vara så systematiska utan att de skulle följa exakt det beteende som skulle orsakas av stjärnans vinglande.

Patrick Weltevrede från University of Manchester tillägger: "Våra upptäckter har endast varit möjliga tack vare många års  övervakning av denna magnetar med radioteleskopen i Jodrell Bank och Effelsberg. Vi var tvungna att vänta i över ett decennium innan den började producera radiostrålning, men när den väl gjorde det gjorde den ingen besviken."

– Dämpad precession av magnetarer kan kasta ljus över neutronstjärnornas inre struktur, vilket i slutändan är relaterat till vår grundläggande förståelse av fenomenet, tillägger Lijing Shao vid Pekings universitet.

Hur saker och ting visar sig och kan förklaras och förstås är viktigt för att förstå vad universum är och vad vi är och vår plats i detta.

Bild vikipedia. Magnetfältets utbredning i en magnetar.

De snabba radiovågblixtrarna är ett olöst mysterium

 

Inlägget nedan är ett sammandrag av en artikel utgående från R. Abbott et al, Search for Gravitational Waves Associated with Fast Radio Bursts Detected by CHIME/FRB during the LIGO–Virgo Observing Run O3a, The Astrophysical Journal (2023) publicerat i https://phys.org    

Då och då observerar astronomer en intensiv blixt av radiovågor från rymden - en blixt som varar under ett ögonblick men släpper ut lika mycket energi på en millisekund som solen på några år. Ursprunget till dessa "snabba radioutbrott" är ett av de största mysterierna inom astronomin. Det finns ingen brist på idéer till att förklara orsaken till skurarna: en katalog med teorier visar mer än 50 potentiella scenarier. Du kan välja mellan starkt magnetiserade neutronstjärnor, kollisioner av stjärnor och många fler extrema eller exotiska fenomen.

I en ny studie publicerad i The Astrophysical Journal korsrefererades dussintals snabba radiovågsobservationer med data från gravitationsvågteleskop för att undersöka om det kunde hittas några likheter i tid. Några snabba radioutbrott har upptäckts upprepas. Men flertalet är enskilda händelser.

De upprepade skurarna visar en nyligen samtidig observation av röntgenstrålar och en radioskur från en starkt magnetiserad neutronstjärna i vår egen galax att denna typ av stjärna kan producera snabba radioutbrott. Men från dessa källor har enstaka utbrott inte hittats utan härifrån kommer utbrott då och då.

Vissa teorier involverar astronomiska objekt och händelser som vi vet producerar starka gravitationsvågor. Så om vi har en uppfattning om var på himlen ett snabb radioutbrott inträffar, och när, kan vi göra en riktad, känslig sökning efter gravitationsvågor över denna del av skyn. För att leta efter nya rön på vad som orsakar snabba radioskurar gjordes en riktad sökning efter källan till de snabba radioskurar som upptäcktes av radioteleskopet CHIME i Kanada.

Eftersom CHIME / FRB-projektet har upptäckt hundratals snabba radioutbrott finns det en god möjlighet att fånga ett tillräckligt nära jorden för att observeras av ett gravitationsvågteleskop. Detta är viktigt eftersom snabba radioutbrott är så ljusa att de kan ses miljarder ljusår bort från oss - mycket längre än nuvarande gravitationsvågobservatorier kan se.

Sökteamet bestod av en mindre grupp av forskare vid LIGO-gravitationsvågobservatoriet i USA, Virgo-observatoriet i Italien och medarbetare från det snabba radioburst-teamet CHIME / FRB . Trots att inga definitiva resultat hittades den här gången som förklaring  kan framtida sökningar hitta detta och  en gång för alla lösa gåtan  till snabba radioutbrott (Fast Radio Burst).

Bild pxhere.com

FRB 190520 ytterligare en Fast Radio Burst (FRB) källa.

 

Astronomer har  hittat ett andra exempel på en mycket aktiv, upprepande Fast Radio Burst (FRB) en kompakt källa till svaga men ihållande radioutsläpp mellan starka FRB. Upptäckten ger forskarna frågor om vad dessa mystiska källor är och även om de kan ge oss bättre förståelse av universum.

 Forskarna använde National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) i New Mexico med flera teleskop för att studera objektet vilket upptäcktes första gången 2019.

Objektet har beteckningen FRB 190520 och  hittades med hjälp av Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) i Kina. 

Det var efter en explosion från objektet den 20 maj 2019 som man hittade det i data från detta teleskopet  i november samma år. Uppföljningsobservationer därefter med FAST visade att FRB 190520 till skillnad från många andra FRB avger frekventa, upprepande utbrott av radiovågor. Flera tidigare hittade FRB ger enstaka utbrott med lång tidsrymd eller har bara gett ett hittills (min anm). 

Genom observationer med hjälp av VLA 2020 fastställdes objektets läge och möjliggjorde  för observationer i synligt ljus med Subaru-teleskopet på Hawaii att upptäcka att objektet finns i utkanten av en dvärggalax nästan 3 miljarder ljusår från jorden. VLA-observationer visade även att objektet ständigt avger svaga radiovågor mellan radioskurar av starkt slag.

"Dessa egenskaper gör att den här liknar den allra första FRB vars position bestämdes - även den av VLA -  2016", säger Casey Law, från Caltech. Den upptäckten var ett stort genombrott och gav en första information om miljön och avståndet till en FRB. Men dess kombination av upprepande skurar och ihållande radioutsläpp mellan skurar, som kommer från en kompakt region, satte 2016-objektet, kallat FRB-121102 till ett unikium i jämförelse med andra FRB tills nu då en andra liknande upptäckts.

"Nu har vi två likartade FRB och det ger några viktiga frågor", sa Law  medlem av ett internationellt team av astronomer som rapporterat sina resultat i tidskriften Nature.

Skillnaderna mellan FRB 190520 och FRB 121102  mellan andra FRB stärker en möjlighet som tidigare föreslagits att det kan finnas två typer av FRB.

"Är de som upprepar annorlunda utsläpp  av annorlunda slag än de som inte gör det? Hur är det med den ihållande svaga radiostrålningen - är det vanligt?" undrar Kshitij Aggarwal, doktorand vid West Virginia University (WVU). Astronomerna föreslår att det antingen kan finnas två olika mekanismer som producerar FRB eller att objekten som producerar dem kan agera olika i olika stadier av deras utveckling.

Ledande teorier för FRB: s källor är att de är neutronstjärnor som finns kvar efter att en massiv stjärna exploderat som en supernova eller neutronstjärnor med ultrastarka magnetfält, kallade magnetarer.

Jag misstänker att teorin att dessa källor uppför sig olika är att de är i skilda stadier av sin utveckling (min anm.). Då bör de källor som avger radiostrålning vara i olika stadier beroende på om de hittills enbart gett en signal eller flera med långt tidsintervall vara gamla källor på väg att slockna helt. Medan de upptäckta som ger svag men ihållande radiostrålning med större utsläpp då och då vara relativt nya källor.

Bild vikipedia på Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope vilket var det som fanns fenomenet först. Detta radioteleskop finns i Kina.