Разрешете странната мистерия на бързите радиоизбухвания

Тази работа доказва, че новите телескопи с уникални възможности, като ATA, могат да предоставят нов ъгъл на изключителните мистерии на FRB науката.

Екип от учени от института SETI разкри нови прозрения за космическата мистерия, известна като бързи радиоизбухвания (FRB). Откриването и подробното наблюдение на повторението на FRB 20220912A, извършено в Allen Telescope Array (ATA) на института SETI, хвърли светлина върху природата на тези космически сигнали.

FRB са кратки, интензивни проблясъци на радиовълни от дълбокия космос. Докато повечето се появяват само веднъж, някои „ретранслатори“ изпращат сигнали повече от веднъж, което допълнително замъглява разбирането за техния произход. В продължение на 541 часа наблюдение изследователите откриха 35 бързи радиоизбухвания от ретранслатора FRB 20220912A. Наблюденията, направени с ATA, обхващат широк диапазон от радиочестоти и разкриват очарователни модели. Всичките 35 FRB се намират в долната част на честотния спектър, всеки с уникален енергиен подпис.

Динамичните спектри (или „каскадни“ модели) на всички изблици от FRB 20220912A бяха открити с помощта на масива на телескопа Allen, осреднени по честота импулсни профили и осреднени по време спектри.
Защрихованите в червено зони в графиките на времевите серии показват периода от време на конкретни подизблици, с червени вертикални линии, маркиращи границите на съседни подизблици. Кредит: Институт SETI

Прозрения от наблюденията на института SETI

„Тази работа е вълнуваща, защото предоставя потвърждение на известни FRB свойства и откриването на някои нови“, каза д-р София Шейх от SETI Institute, постдокторант на NSF MPS-Ascend и водещ автор. „Ние стесняваме източника на бързи радиоизбухвания, например, до екстремни обекти като магнетари, но нито един съществуващ модел не може да обясни всички свойства, наблюдавани досега. Беше страхотно да бъда част от първото проучване на FRB, проведено с ATA – Тази работа доказва, че новите телескопи с уникални възможности, като ATA, могат да предоставят нов ъгъл на изключителните мистерии на FRB науката.

Подробни резултати, публикувани наскоро в списанието Месечни известия на Кралското астрономическо дружество (MNRAS), показва интересно поведение на FRB. Тези двусмислени сигнали показват изместване на честотата надолу, връзка между честотната лента и централната честота и промени в продължителността на импулса с течение на времето. Екипът забеляза и нещо, което не беше съобщавано преди: имаше забележимо намаляване на централната честота на експлозиите по време на двата месеца на наблюдение, разкривайки неочаквано космическо плъзгане.

Два параметъра на набора от данни FRB 20220912A – централна честота и честотна лента – са начертани във времето, в MJD, от началото на кампанията до нейния край (времеви период от около 60 дни). Панел a) показва, че централната честота на FRB намалява в хода на кампанията (с остатъци от подходящи и непараметрични LOWESS указания, показани по-долу в синьо). Панел b) показва същото намаление във времето за честотната лента. Кредит: Институт SETI

В допълнение, изследователите са използвали тези наблюдения, за да предскажат повратната точка за най-яркия FRB 20220912A, показвайки техния принос към общата скорост на космическия сигнал. Всъщност този конкретен обект е отговорен за малък процент от всички мощни бързи радиоизбухвания в небето по време на тези наблюдения.

Проучването също така разглежда времевите модели на последователностите на импулси, търсейки повторение в рамките на и между бързите радио импулси. Не е открит ясен модел, който да подчертава непредсказуемостта на тези небесни явления.

Ролята на телескопа Allen

Тази работа демонстрира важната роля, която ATA играе в разкриването на мистериите на бързите радиоизбухвания. ATA има уникалната способност да записва голям брой честотни канали едновременно, дори ако те са широко раздалечени – например, когато някои честоти са много високи, а други са много ниски. Това позволява проверки на място при пристигането на FRB, за да се ограничи това, което FRB прави на високи и ниски честоти едновременно. Продължаващите актуализации обещават повече възможности за виждане на слаби бързи радиоизбухвания на повече честоти едновременно, гарантирайки, че ATA остава в челните редици в развитието на нашето разбиране за бързите радиоизбухвания.

Allen Telescope Array (ATA), базиран в радиоастрономическата обсерватория Hat Creek, Калифорния, САЩ. ATA се управлява от SETI Institute, проектиран е като специален инструмент за търсене на технологични сигнатури и има потенциала да бъде мощно средство за изучаване на преходни процеси. Кредит: Джо Марвия

„Вълнуващо е да видим ATA да участва в изследванията на FRB три години след началото на програмата за надграждане“, каза д-р Wael Farah, учен по проекта ATA в института SETI и съавтор. „ATA може да се похвали с уникални възможности, които се използват в множество изследователски начинания, включително бързи преходни операции.“

Това забележително откритие представлява важна стъпка напред в продължаващото търсене за разкриване на тайните на екстремни обекти във Вселената. Докато учените продължават да изследват вселената, всяка уникална характеристика, която откриваме, ни доближава до разбирането на произхода и природата на тези завладяващи космически сигнали.

Справка: „Характеризиране на повтарящия се FRB 20220912A с помощта на масива на телескопа Allen“ от София З. Шейх, Ваел Фара, Александър У. Полак, Андрю Б.В., Симеон, Мохамед А. Шама, Луиджи Ф. Круз, Рой Х. Дейвис, Дейвид Р. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Keetling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schultz, Carol Shoemaker, Gurmehar Singh и Michael Snodgrass, приети, Месечни известия на Кралското астрономическо дружество.
arXiv: 2312.07756