M81, som afbilledet af Spitzer Space Telescope. (NASA/JPL-Caltech) En nylig opdaget gentagelse hurtig radioudbrud ( FRB ) ved navn FRB 20200120E uddyber mysteriet omkring disse allerede dybt mystiske rumsignaler.
Astronomer har sporet dens placering til en galakse 11,7 millioner lysår væk, hvilket gør den til det nærmeste kendte ekstragalaktiske hurtige radioudbrud, 40 gange tættere på end det næstnærmeste ekstragalaktiske signal.
Men den optræder også i en kuglehob - en klump af meget gamle stjerner, slet ikke den slags sted, man kunne forvente at finde den type stjerne, der spytter FRB'er ud.
Dens opdagelse antyder en anden dannelsesmekanisme for disse stjerner, hvilket tyder på, at FRB'er kunne dukke op fra en bredere vifte af miljøer, end vi troede.
FRB'er har djævlet videnskabsmænd siden den første blev opdaget tilbage i 2007. De består af ekstremt kraftige signaler fra det dybe rum,millioner af lysår væk, nogle udleder mere energi end 500 millioner sole og kun detekteret i radiobølgelængder.
Alligevel er disse udbrud chokerende korte, kortere end et øjenblink – blot millisekunder i varighed – og de fleste af dem gentages ikke, hvilket gør dem meget svære at forudsige, spore og derfor forstå.
Ved at analysere den fine struktur af disse radiosignaler har astronomer orienteret sig om den type objekt, de troede kunne forårsage dem, med kompakte objekter som f.eks. neutronstjerner den ledende teori.
Så, i 2020, kom et massivt gennembrud.En FRB blev endelig opdaget inde fra Mælkevejsgalaksen,udsendes af en magnetar.
Magneter – heraf ikke mange af dem er blevet bekræftet til dato – er en sjælden type neutronstjerne , den kollapsede kerne af en død stjerne, der startede mellem 8 og 30 gange Solens masse. Neutronstjerner er små og tætte, omkring 20 kilometer (12 miles) i diameter, med en maksimal masse på omkring to sole.
Magneter, som navnet antyder, tilføjer noget andet til blandingen: et helt vanvittigt magnetfelt – omkring en kvadrillion gange stærkere end Jordens magnetfelt , og tusind gange kraftigere end en normal neutronstjernes.
Dette bringer os tilbage til FRB 20200120E. Det er en minoritet blandt FRB'er - en FRB, der gentager sine udbrud - men bortset fra det passer den perfekt til profilen.
Fordi det gentager sig, var astronomerne dog lettere i stand til at lokalisere det sted på himlen, hvorfra det stammer. Ved at analysere andre egenskaber ved signalet var de i stand til at fastslå, at det havde tilbagelagt en relativt kort afstand.
Dette førte dem i 2021 til en storslået design spiral galakse kaldet M81, dog med en vis usikkerhed. Mere specifikt troede forskerne, at de havde sporet FRB 20200120E til en kuglehob.
I en undersøgelse offentliggjort i Natur i denne uge har et hold af astronomer bekræftet det sted.
Her er hvorfor det er et problem. Kuglehobe er kompakte grupper af stjerner, der har tendens til at være meget gamle og langlivede, såvel som lav masse, ingen større end Solens masse . Alle deres stjerner menes at være dannet af den samme gassky på samme tid; ligesom en lille by lever disse stjerner så deres for det meste rolige tilværelser sammen.
Neutronstjerner, som vi nævnte tidligere, har en tendens til at dannes af stjerner med højere masse, som også har en tendens til at have meget kortere hovedsekvens (brint-brændende) levetider - dem af OB-typen . Så som en generel tommelfingerregel ville du ikke forvente at finde neutronstjerner eller magnetarer i en kuglehob.
'Her rapporterer vi observationer, der lokaliserede FRB til en kugleklynge forbundet med M81, hvor den er 2 parsec væk fra klyngens optiske centrum,' forskerne skrive i deres papir .
'Klobulære klynger er vært for gamle stjernepopulationer, udfordrende FRB-modeller, der påkalder unge magnetarer dannet i en kerne-kollaps supernova.'
Frygt dog ikke – for der er en interessant præcedens.
Nu og da har en kuglehob vist sig at være vært for en type hurtigt roterende neutronstjerne kendt som et millisekund trykke . Fordi kuglehobe er så tæt befolket, kan stjerner interagere og endda kollidere med hinanden, hvilket producerer objekter såsom lavmasse-røntgenbinære og pulsarer .
Ifølge forskerholdet introducerer dette andre interessante mekanismer til magnetardannelse ud over en massiv stjernes kernekollaps-supernova. En hvid dværg med lav masse, der interagerer med og samler materiale fra en anden stjerne, kan få nok masse til at kollapse til en neutronstjerne; eller to hvide dværge kunne smelte sammen, til samme ende.
Det er også muligt, at kilden til FRB slet ikke er en magnetar, men en lavmasse-røntgen-binær, såsom en hvid dværg og en neutronstjerne, eller en neutronstjerne og en exoplanet. Det kan også være en accretering sort hul .
Beviset for disse forklaringer mangler - der er ingen røntgen- eller gammastråleaktivitet, der typisk ville ledsage disse systemer - men de kan stadig ikke udelukkes.
Uanset hvad svaret er, ser det dog ud til, at FRB 20200120E er sat til at ryste op. Enten vil det lære os noget nyt om stjerneinteraktioner i kuglehobe, eller også vil det give os en ny dannelseskanal for FRB'er.
Da det er en gentagen FRB, så tæt på os, repræsenterer det en sjælden mulighed for at undersøge disse mystiske signaler i detaljer.
Resultaterne er rapporteret i Natur .
En tidligere version af denne artikel blev offentliggjort i juni 2021 da undersøgelsen var et fortryk.