(NSF's Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/Gemini Observatory/AURA) Et af de definerende kendetegn ved de mystiske dybe rumsignaler, vi kalder hurtige radioudbrud er, at de er uforudsigelige. De bøvser ud over kosmos uden rim eller grund, uden noget mærkbart mønster, hvilket gør dem utroligt svære at studere.
Nu har astronomer fundet en hurtig radioudbrud ( FRB ), der gentages i en regelmæssig cyklus. Undersøgelsen blev første gang rapporteret i februar 2020, da den blev uploadet til pre-print server arXiv , og er nu udgivet i Natur .
Hver 16.35 dag følger signalet med navnet FRB 180916.J0158+65 et lignende mønster. I fire dage vil den spytte et eller to ud hver time. Så bliver den stille i 12 dage. Så gentager det hele sig.
Astronomer med Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) Collaboration i Canada observerede denne cyklus i i alt 409 dage. Vi ved endnu ikke, hvad det betyder; men det kunne være endnu en brik i den komplicerede gåde med FRB'er.
Det er let at blive noget besat af hurtige radioudbrud, et fascinerende rummysterium, der hidtil har trodset ethvert forsøg på en omfattende forklaring.
For at opsummere er FRB'er enormt energiske strålingsudbrud i radiospektret, der højst varer kun et par millisekunder. I den tidsramme kan de aflade lige så meget strøm som hundreder af millioner af sole .
De fleste af dem gnister én gang, og vi har aldrig opdaget dem igen. Dette gør det ret svært at spore disse udbrud ned til en kildegalakse. Nogle FRB'er spytter gentagne radioblus ud, men vildt uforudsigeligt. Disse er nemmere at spore til en galakse, men indtil videre har det ikke bragt os meget tættere på en forklaring.
Sidste år, CHIME-samarbejdet meddelte, at de havde opdaget hele otte nye gentagne hurtige radioudbrud, hvilket bragte det daværende samlede antal repeatere til 10 ud af over 150 FRB-kilder. (Et andet papirfor nylig bragte det samlede antal op på 11.)
FRB 180916.J0158+65 var blandt de otte gengangere med i sidste års træk; bortset fra dets gentagne udbrud, så det i første omgang ikke ud til at være noget særligt. Men da CHIME-eksperimentet fortsatte med at stirre på himlen, dukkede et mønster op.
Det er spændende, fordi det giver ny information, der kan bruges til at prøve at modellere, hvad der kunne være årsagen til FRB 180916.J0158+65.
'Opdagelsen af en 16,35-dages periodicitet i en gentagende FRB-kilde er et vigtigt fingerpeg om arten af dette objekt,' skrev forskerne i deres papir .
Andre objekter, der viser periodicitet, har tendens til at være binære systemer - stjerner og sorte huller . Perioden på 16,35 dage kunne være omløbsperioden, hvor FRB-objektet kun vender mod Jorden under en bestemt del af omløbet.
FRB 180916.J0158+65 er en af de håndfuld FRB'er, der har blevet sporet tilbage til en galakse. Det er i udkanten af en spiralgalakse 500 millioner lysår væk , i et stjernedannende område. Det betyder en supermassiv sort hul er usandsynligt, men et sort hul med stjernemasse er muligt.
'Den enkelt begrænsning på omløbsperioden tillader stadig flere størrelsesordener i ledsagende masse blandt kendte stjernemasse kompakte objektbinære: fra såkaldte 'sort enke' binære systemer, bestående af en lavmassestjerne og et kraftigt millisekund trykke hvis vind ablaterer ledsageren (omend typisk med få timers omløbsperioder) til massive O/B-stjerner med meget excentriske ledsagende pulsarbaner,' skrev forskerne .
Alternativt kan vind fra det ledsagende objekt eller tidevandsafbrydelser fra et sort hul periodisk på en eller anden måde blokere FRB-strålingen.
Det kan heller ikke udelukkes, at FRB-kilden er et enkelt, ensomt objekt såsom en magnetar eller røntgenpulsar, selvom forskerne bemærker, at denne forklaring er lidt sværere at forene med dataene. Det er fordi disse objekter har en slingrende rotation, der producerer periodicitet, og ingen er kendt for at slingre så langsomt.
Og radio pulsarer der har periodiske intervaller på flere dage, er størrelsesordener svagere end FRB'er. Så det er stadig et mysterium.
Men huskden 11. repeater, vi nævnte tidligere? Det blev fundet fra en FRB, som astronomerne havde troet var en enkeltstående; dens gentagelser var simpelthen for svage til det udstyr, der oprindeligt var blevet brugt til at lede efter dem.
Dette tyder på, at mange flere FRB'er kunne gentage sig, men uden for vores detektionsområde. Og det faktum, at FRB 180916.J0158+65 virkede mere eller mindre det samme som andre FRB'er, kunne betyde, at andre gentagne FRB'er også er i en cyklus - vi har bare ikke opdaget disse cyklusser endnu.
Så næste skridt ville selvfølgelig være at fortsætte med at stirre lidt på FRB 180916.J0158+65. Men det ville også være ret interessant at prøve at se, om periodicitet også kan detekteres i andre bursts.
'Fremtidige observationer, både intensitet og polarimetriske, og på alle bølgebånd, kunne skelne mellem modeller og opfordres kraftigt,' skrev forskerne , 'såsom søgninger efter periodiciteter i andre repeatere, for at se om fænomenet er generisk.'
Forskningen er publiceret i Natur .
En version af denne artikel blev første gang offentliggjort i februar 2020. Den er nu blevet opdateret med det nyligt udgivne papir.