Ursprunget till radioblixtrar

 

Bild https://news.mit.edu  En illustration av en neutronstjärna som sänder ut en radiostråle från sin magnetiska omgivning. När radiovågorna färdas genom tät plasma i en galax delar de upp sig i flera banor vilket får den observerade signalen att flimra i ljusstyrka. Krediter: Upphovsman: Daniel Liévano, redigerad av MIT News,

Snabba radioblixtar innebär korta och lysande explosioner av radiovågor som kommer från extremt kompakta objekt som neutronstjärnor och möjligen svarta hål. Dessa flyktiga explosioner varar i en tusendels sekund och kan bära med sig en enorm mängd energi, tillräcklig för att kortvarigt överglänsa galaxen varifrån det sker.

Den första snabba radioblixten upptäcktes 2007 och sedan dess har astronomer upptäckt tusentals radioblixtar vars positioner sträcker sig från vår egen galax till så långt som 8 miljarder ljusår bort från oss. Exakt hur dessa kosmiska radioblixtrar uppstår är diskutabelt.

Astronomer vid MIT (Massachusetts Institute of Technology) har nu fastställt ursprunget till minst en snabb radioblixt med hjälp av en ny teknik som kan användas för att söka ursprunget till andra radioblixtar. I sin nya studie, som publicerats nyligen i tidskriften Nature har forskarlaget fokuserat på radioblixten FRB 20221022A. En  snabb radioblixt som kom från en galax cirka 200 miljoner ljusår bort. Forskarlaget uppskattar att FRB 20221022A exploderade i ett område som ligger mycket nära en roterande neutronstjärna, som finns högst 10 000 kilometer bort från denna. På så nära håll kom blixten troligen från neutronstjärnans magnetosfär. Ett mycket magnetiskt område som omger den kompakta stjärnan.

Forskarlagets resultat ger det första avgörande beviset för att en snabb radioblixt kan komma från magnetosfären, den mycket magnetiska miljö som omger ett mycket kompakt objekt.

– I de här miljöerna vid neutronstjärnorna är magnetfälten på gränsen för vad universum kan producera, beskriver studiens huvudförfattare Kenzie Nimmo, postdoktor vid Mavliinstitutet för astrofysik och rymdforskning vid MIT. "Det har varit en hel del debatt om huruvida radiostrålning kan fly från dennna extrema plasma."

– Runt dessa mycket magnetiska neutronstjärnor även kända som magnetarer kan atomer inte existera. De skulle slitas sönder av magnetfältet, beskriver Kiyoshi Masui, docent i fysik vid MIT. "Det spännande är att vi upptäckt att energin som lagras i dessa magnetfält, nära källan, vrids och omkonfigureras så att den kan frigöras som radiovågor som vi kan se halvvägs genom universum."

Studiens medförfattare vid MIT inkluderar Adam Lanman, Shion Andrew, Daniele Michilli och Kaitlyn Shin, tillsammans med medarbetare från flera institutioner på MIT.

Mysteriet med de snabbt uppkomna och snabbt avslutade radiosignalerna därutifrån löst

 

En radioblixt (Fast Radio Burst, FRB) är ett astrofysikaliskt fenomen av en kort puls av radiovågor med varaktighet på bara några millisekunder. Källan till  fenomenet man först lyckades lokalisera det från är att det skedde i avlägsna galaxer och var extremt intensiva.  Men 2020 upptäcktes en radioblixt, FRB 200428 i vår egen galax. Källan upptäcktes vara från  en magnetar på ett avstånd av cirka 30000 ljusår bort från oss. Men orsaken till blixten är okänd. Fenomenet med snabba radiosprängningar är ett av de största olösta  mysterierna inom modern astrofysik.

Hittills har man ansett att källan för fenomenen är magnetarer. Den senaste upptäckten, där dr Marcin Gawroński från NCU Institute of Astronomy vid fakulteten för fysik, astronomi och informatik Nicolaus Copernicus University (Torun, Polen  gjort en  delvis revidering av denna uppfattning om dessa snabba radiosprängningarna (FRB) av millisekunder långa radiostrålningssprängningar som registreras på radiovågsfältet.

De är extremt kraftfulla utkaste under millisekunder där lika mycket energi som vår sol genererar på en månad kastas ut under någon millisekund. Fenomenets omfattning är svår att föreställa sig. Forskare är inte säkra på vad som orsakar sprängningarna. Astrofysiker har olika hypoteser som kan förklara deras bildande och utkast. I teorierna har även förekomsten av utomjordiska civilisationer ingått. Hittills har dock magnetarer ansetts som den troligaste källan till FRB.

" Magnetarer är neutronstjärnor med extremt starka magnetfält, de bildas efter supernovaexplosioner", säger dr Gawronski. "Hittills har flertalet  forskare varit överens om att de är källan till FRBs. För att producera en FRB är det nödvändigt med en enorm mängd energi Energi som snabbt  släpps fri och kastas ut. De enda källorna för denna typ som vi känner till är antingen magnetfälten i ett kluster av neutronstjärnor – magnetarer – eller gravitationsenergin i svarta hål." "Många frågor sig hur magnetaren kan spränga ut så stark strålning då magnetarer antas varit källan till sprängningarna. DEt mystiska är att inte alltid magnetarer finns där sprängningen uppkom, tankar finns därför att de bildats på ett klassiskt sätt, det vill säga efter en explosion av en massiv stjärna," förklarar Dr Gawronski. "Massiva stjärnor med kort existens av endast tiotals miljoner år efter deras bildande och som avslutar de sina liv i en supernovaexplosion.

Om vi avvisar möjligheten att det pågår ett stjärnornas krig ganska nära oss, där planeter förstörs – en sådan hypotes kanske inte enbart är science fiction, eftersom många forskare misstänker att FRB kan vara teknosignaturer – men det finns även  flera andra hypoteser.

" Teoretiskt sett kan en ny magnetar ha uppkommit ur en gammal stjärna, eller mer exakt från explosionen av en vit dvärg. Ett sådant fenomen kan uppstå i ett binärt system, där en vit dvärg långsamt "förstör" sin följeslagare och vid någon tidpunkt överstigs den massa för vilken dess stabila struktur kan existera. Då exploderar denna instabila dvärg i en termonukleär explosion, under vilken en neutronstjärna  kan bildas, till exempel en magnetar, förklarar Dr Gawronski. "----Enligt nuvarande teorier är magnetarer aktiva i bara några miljoner år efter tillblivelsen. Effekterna eller resterna av en sådan explosion bör märkas, men hittills har ingenting sådant observerats."

Den andra möjliga förklaringen är sammanslagningen av två kompakta, gamla stjärnor – vita dvärgar och/eller neutronstjärnor – och bildandet av ett ungt objekt ett så kallat kilonovafenomen (kilonova kommer att beskrivas den 6 mars i denna blogg) . Chansen att en sådan händelse inträffar i vårt "lokala" universum är dock ganska liten.

Astronomernas upptäckt är lika intressant som mystisk. För närvarande är en sak säker — sprängningarna är resultatet av något ännu inte bevisat okänt fenomen. Astrofysikernas arbete kan bidra till dess beskrivning och undersökning. De nuvarande och aktuella resultaten har publicerats i tidskriften Nature.

Bild vikipedia. FRB 010724 (även kallad Lorimer burst efter upptäckaren) var den första radioblixt man upptäckte detta skedde 2001. Man kan se att vågor med hög frekvens har anlänt före de med lägre frekvens. Denna dispersion kan användas för att uppskatta avståndet till källan.