Der neu entdeckte Fast Radio Burst 190520 wirft aufgrund seines seltsamen Verhaltens weitere Fragen auf

Der neu entdeckte Fast Radio Burst (FRB) 190520 zeigt ein einzigartiges Verhalten im Vergleich zu anderen bisher entdeckten FRBs. Dieser abweichende kosmische Ausbruch wurde von einem internationalen Team unter der gemeinsamen Leitung von Forschern der West Virginia University und des Center for Gravitational Waves and Cosmology beobachtet. Gerade als Sie glauben, das Muster zu verstehen, taucht ein seltsamer Ausreißer auf und zwingt Sie, alles, was Sie wissen, neu zu bewerten.

Professor Sarah Burke-Spolaor zusammen mit Graduate Assistant Kshitij Aggarwal, beide vom WVU-Department für Physik und Astronomie und dem Zentrum für Gravitationswellen und Kosmologie, veröffentlichten ihre Ergebnisse in Natur. In dem Artikel beschreiben sie die Beobachtung des einzigartigen Verhaltens des schnellen Funkstoßes namens FRB 190520.

Darüber hinaus spielten Jessica Sydnor und Reshma Thomas, Graduate Students der West Virginia University, beide eine entscheidende Rolle bei der Entdeckung.

Thomas arbeitete eng mit Burke-Spolaor zusammen, um Folgedaten zum FRB zu erhalten, um einige der interessanten Eigenschaften, die bei der ersten Entdeckung gefunden wurden, besser zu verstehen. Snyder unterstützte Burke-Spolaor bei der Bildgebung und Bildinterpretation, um die von den FAST-Mitarbeitern gesehenen Ergebnisse zu überprüfen.

Der Merkwürdige

FRBs sind transiente Funkpulse, die von astrophysikalischen Quellen verursacht werden, die sich weit außerhalb unserer Galaxie, der Milchstraße, befinden. Während die Ursprünge dieser Millisekunden dauernden, hellen, extragalaktischen Blitze immer noch nicht vollständig verstanden sind, nähern sich die Forscher dem Rätsel mit jeder neuen Entdeckung. Dieser FRB, FRB 190520, erwies sich als einzigartig genug, um als Ausreißer unter allen bekannten FRBs angesehen zu werden. Zunächst wurde es als Repeater klassifiziert. Ein Repeater ist ein FRB, der seine Impulse zufällig wiederholt. Typischerweise sind FRBs unvorhersehbar, aber Repeater sind zuverlässiger, aber auch selten. Mit sich wiederholenden Verhaltensweisen können Forscher die Daten besser fokussieren und relativ genau beobachten und sich wiederholende Bursts kartieren, was bei zukünftigen Beobachtungen hilfreich ist. FRB 190520 ist einer der aktivsten sich wiederholenden FRBs, die jemals beobachtet wurden.

Außerdem ist dies nur der zweite lokalisierte FRB von über 20 lokalisierten FRBs, dem eine dauerhafte Funkquelle zugeordnet ist. Lokalisierung ist, wenn ein FRB-Standort auf einen sehr kleinen Bereich im Weltraum lokalisiert wird, wodurch der FRB mit einer Wirtsgalaxie in der Nähe dieses Standorts verbunden wird. Beobachtungen der Wirtsgalaxie von FRB 190520 zeigten, dass sie viel näher ist als erwartet. Insgesamt verhielt es sich ganz anders als andere FRBs, was zu weiteren Fragen des Teams führte. Warum war dieser anders? Was führte dazu, dass es sich anders verhielt? Ist das Verhalten auf den eigentlichen FRB selbst oder auf seine Wirtsgalaxie zurückzuführen? Könnte diese Wirtsgalaxie den Astronomen weitere Hinweise geben, die weitere Teile des kosmologischen Puzzles füllen könnten?

Beginnen wir zu verstehen, wie sich die Entdeckung entfaltete.

Das Der erste FRB wurde 2007 von der West Virginia University entdeckt Professor Duncan Lorimer, Professor Maura McLaughlin und ein Student, der mit Lorimer zusammenarbeitet, D. Narkevic, bei der Analyse von Archivdaten, die vom Parkes Observatory aufgezeichnet wurden. Dieser Ausbruch wurde ursprünglich als Lorimer-Ausbruch bezeichnet. Diese Entdeckung öffnete die Türen für ein ganzes Studiengebiet rund um FRBs. FRB 190520 wurde 2019 von Forschern mit dem FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope) entdeckt. 2020 beobachtete ein Forscherteam FRB 190520 mit dem VLA-Observatorium (Karl G. Jansky Very Large Array) und fand bemerkenswerte Eigenschaften , sehr einzigartig für diesen speziellen FRB.

14 Jahre später wirft FRB 190520 eine Menge neuer Fragen auf.

Woher wissen Sie, wo sich ein FRB befindet?

Ähnlich wie beim Doppler-Effekt nutzen Astronomen die sogenannte Rotverschiebung oder die Wellenlänge des Lichts, das gedehnt wird, wenn sich Schallwellen durch den Weltraum bewegen. Ähnlich wie das Geräusch, das ein Krankenwagen macht; es ändert sich und erreicht einen Spitzenwert in der Tonhöhe, wenn es sich auf Sie zu bewegt, und fällt dann in der Tonhöhe ab, wenn es sich von Ihnen wegbewegt. Lichtwellen bewegen sich ähnlich. Das Licht driftet für Objekte, die weit entfernt sind und sich von uns entfernen, auf die rote Seite des Spektrums und ermöglicht es Astronomen, die Geschwindigkeit einer Galaxie relativ zur Erde zu messen und zu berechnen.

Das Team kombinierte alles, was sie über den FRB wussten, und nutzte das Realfast-Beobachtungssystem bei VLA, um Daten zu beobachten und zu sammeln, wo sie eine persistente Funkquelle (PRS) in der Nähe von FRB 190520 entdeckten. Unter Verwendung der Position des FRB mit Realfast suchte das Team für die Wirtsgalaxie und identifizierten die Wirtsgalaxie, eine Zwerggalaxie, in einer Entfernung von ~0,2. Das Team ist sich nicht sicher, ob der PRS mit dem FRB oder etwas in der Nähe des FRB in seiner Umgebung verwandt ist. Es gibt viele Theorien zu beiden Szenarien. Dies ist der Beginn eines besseren Verständnisses von Repeatern, die ebenfalls kolokalisiert sind.

Trip-Berechnungen mit Streuungsmaß

Plasma, das den „leeren“ Raum zwischen Sternen und Galaxien einnimmt, bewirkt tatsächlich, dass das Licht langsamer wird, und dieser Effekt wird bei niedrigeren Radiofrequenzen noch extremer. Dies führt dazu, dass hochfrequente Signale zuerst und niederfrequente Signale später ankommen, was dazu führt, dass FRBs ein absteigendes „Pfeifen“ in den Daten zeigen. Die Dauer dieses absteigenden Tons kann verwendet werden, um die Menge an Gas und Materie zu berechnen, die er durchlaufen hat, und gibt ihnen eine Vorstellung davon, aus welcher Entfernung er stammt. Das Dispersionsmaß (DM) gibt uns viele Informationen über unser Universum, weil es sagt uns etwas über die Elektronenverteilung im Weltraum. Während sich die Pulse von einem weit entfernten FRB durch Materie bewegen, wie Gas und Plasma im Universum, prallen die Geräusche der Pulse von Elektronen im intergalaktischen Medium (außerhalb unserer eigenen Galaxie) ab und verursachen Veränderungen im Puls. Astronomen können die Ausbreitung innerhalb der Milchstraße, unserer eigenen Galaxie, berechnen. Jenseits der Milchstraße ist die Ausbreitung im intergalaktischen Medium unbekannt, daher müssen die Forscher die Lücken mit berechneten Schätzungen füllen. Im intergalaktischen Medium kann sich viel Materie verstecken; ein weiteres Rätsel für einen anderen Tag.

DM von FRB 190520

Bei der Berechnung des Streuungsmaßes stellte das Team fest, dass es sehr groß war. Das Dispersionsmaß (DM) wird verwendet, um abzuschätzen, wie weit die FRB entfernt sein könnte, und basierend auf der DM allein hätte sie sehr weit entfernt sein müssen, aber in Kombination mit der Rotverschiebung war sie überhaupt nicht weit entfernt; nur das Gegenteil. Es war sehr nah. Basierend auf bestehenden Beobachtungen unter Verwendung der Rotverschiebung/DM-Beziehung erwiesen sich die Eigenschaften dieses FRB als äußerst einzigartig, sogar als Ausreißer. Diese bahnbrechende Berechnung stellt nun die DM-Rotverschiebungsbeziehungen in Frage, die routinemäßig in der FRB-Analyse verwendet werden, um die Entfernungen zu FRBs zu bestimmen.

Der Ausreißer

FRB 190520 musste erneut seine Einzigartigkeit unter Beweis stellen. Sein DM war sehr groß, was normalerweise verwendet wird, um abzuschätzen, wie weit der FRB lokalisiert werden könnte. Allein aufgrund der DM hätte es sehr weit sein sollen, aber die Rotverschiebung bewies das Gegenteil. Es war tatsächlich sehr nah an der Erde.

Wenn sich alle FRBs gleich verhalten, können wir sie als Durchschnittspunkt verwenden. Aber wenn wir abweichende FRBs haben, wie FRB 190520, werden die Durchschnittswerte nicht so gleichmäßig dargestellt. Mit anderen Worten, es könnte dazu führen, dass der bekannte Durchschnitt aufgrund der offensichtlichen Ausreißer in der Mischung breiter wird.

Laut Aggarwal könnte FRB 190520 erste Schätzungen und Annahmen über den Haufen werfen.

FRB 190520 erweist sich als Portal ständiger Unbekannter. Dieser Ausreißer und seine Wirtsgalaxie haben nun weitere Fragen rund um die kosmische Welt der FRBs aufgeworfen und Forscher mit noch größerer wissenschaftlicher Neugier fasziniert. Forscher haben diese FRBs verwendet, um wichtige Schlussfolgerungen zu anderen Forschungsbereichen zu ziehen, die das Universum betreffen, wie etwa seine Entwicklung. „Wenn Sie alle Sterne, Gase und andere leuchtende Dinge zählen, die wir sehen können, basierend auf kosmologischen Beobachtungen, sollte mehr Materie fehlen, aber wir haben diese direkten Messungen nicht vollständig“, erklärt Burke Spolaor. FRBs können den Raum zwischen Galaxien untersuchen und dabei helfen, diese unbekannten Details über das intergalaktische Medium, einschließlich der verborgenen Materie, auszufüllen.

Bei FRB 190520 tut sich was und wir wollen mehr wissen! Die Wirtsgalaxie oder die Umgebung dieses FRB hat etwas Einzigartiges vor sich, was zu einer so hohen Streuung beitragen könnte. Die Lokalisierung ist der Schlüssel zum besseren Verständnis von Ausreißern wie FRB 190520, indem der FRB auf seine Muttergalaxie lokalisiert und seine genaue Entfernung geschätzt wird.

Mit jeder Entdeckung wird das Puzzle komplexer und bietet mehr Antworten auf Fragen zur Entwicklung des Universums und darüber hinaus.

Während es derzeit eine Anomalie ist, ist es durchaus möglich, dass es in fünf oder zehn Jahren als normal angesehen werden könnte, wenn mehr Details über sich wiederholende FRBs, wie FRB 190520, aufgedeckt werden.