Der seltsame, blasenartige Ursprung mysteriöser, rekordverdächtiger Radioexplosionen

Das Hubble-Weltraumteleskop enthüllt einen seltsamen Geburtsort einer rekordverdächtigen Explosion.

• Der Fast Radio Burst (FRB) ist der bisher stärkste und am weitesten entfernte
• Astronomen haben herausgefunden, dass schnelle Radioausbrüche ihren Ursprung nicht in einer einzelnen Galaxie, sondern in einer Gruppe von Galaxien auf dem Weg zu einer möglichen Verschmelzung haben.

Im Sommer 2022 entdeckten Astronomen den stärksten jemals beobachteten Fast Radio Burst (FRB). Und ich komme von einer Website, die auf halbem Weg liegt die große ExplosionEs war auch der am weitesten entfernte bekannte FRB, der bisher beobachtet wurde.

Jetzt unter der Leitung von Astronomen Nordwestliche Universität Wir haben den Geburtsort dieses außergewöhnlichen Objekts identifiziert, das wirklich faszinierend ist.

Verwendung von Bildern von NASA'S Hubble-Weltraumteleskopführten die Forscher die FRB auf ihre Nichtexistenz zurück Eins Galaxy, aber zumindest eine Gruppe Sieben Galaxien. Die Galaxien im Haufen scheinen miteinander zu interagieren, vielleicht sogar auf dem Weg zu einer möglichen Verschmelzung. Solche Galaxienhaufen sind selten und haben möglicherweise die Bedingungen geschaffen, die schnelle Radiostöße auslösen.

Diese unerwartete Entdeckung könnte wissenschaftliche Modelle darüber, wie und was FRBs produziert, in Frage stellen.

Ein Bild des Hubble-Weltraumteleskops der Galaxie, in der sich ein außergewöhnlich schneller und starker Radiostoß befindet, FRB 20220610A. Hubbles Empfindlichkeit und Schärfe offenbaren einen kompakten Haufen mehrerer Galaxien, die möglicherweise gerade verschmelzen. Sie existierten, als das Universum erst 5 Milliarden Jahre alt war. FRB 20220610A wurde erstmals am 10. Juni 2022 vom Radioteleskop Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) in Westaustralien entdeckt. Das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile bestätigte, dass der schnelle Radioausbruch von weit her kam. Bildnachweis: NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon (NW)

„Ohne Hubble-Bildgebung bleibt es ein Rätsel, ob dieser schnelle Radioausbruch von einer einzelnen, homogenen Galaxie oder von einem interagierenden System stammt“, sagte Alexa Gordon von der Northwestern University, die die Studie leitete. „Es sind diese Art von Umgebungen – diese exotischen Umgebungen – die uns zu einem besseren Verständnis des Geheimnisses schneller Funkstöße führen.“

Gordon stellte diese Forschung während des 243. Treffens der American Astronomical Society in New Orleans, Louisiana, vor. „Erkennung der am weitesten entfernten Fast-Radio-Burst-Umgebung mit dem Hubble-Weltraumteleskop“ am 9. Januar im Rahmen einer Sitzung zum Thema „Hochenergiephänomene und ihre Ursprünge„.

Gordon ist Doktorandin der Astronomie am Weinberg College of Arts and Sciences der Northwestern University, wo sie von Wen-Fei Fong, Co-Autorin der Studie, einem außerordentlichen Professor für Physik und Astronomie, beraten wurde. Fung und Gordon sind außerdem Mitglieder des Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA).

Geburt aus einer Blase?

Schnelle Radiostöße (FRBs) flammen innerhalb von Millisekunden auf und verschwinden. Dabei handelt es sich um kurze, starke Funkstöße, die in einem schnellen Stoß mehr Energie erzeugen, als unsere Sonne in einem ganzen Jahr aussendet. Der rekordverdächtige Fast Radio Burst (FRB) (genannt FRB 20220610A) war noch extremer als seine Vorgänger.

Es war nicht nur viermal aktiver als der nächstgelegene FRB, es war auch der am weitesten entfernte FRB, der bisher entdeckt wurde. Als FRB 20220610A entstand, war das Universum erst 5 Milliarden Jahre alt. (Zum Vergleich: Das Universum ist jetzt 13,8 Milliarden Jahre alt.)

Ein Bild des Hubble-Weltraumteleskops der Galaxie, in der sich ein außergewöhnlich schneller und starker Radiostoß befindet, FRB 20220610A. Hubbles Empfindlichkeit und Schärfe offenbaren einen kompakten Haufen mehrerer Galaxien, die möglicherweise gerade verschmelzen. Sie existierten, als das Universum erst 5 Milliarden Jahre alt war. FRB 20220610A wurde erstmals am 10. Juni 2022 vom Radioteleskop Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) in Westaustralien entdeckt. Das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile bestätigte, dass der schnelle Radioausbruch von weit her kam. Bildnachweis: NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon (NW)

Frühen Beobachtungen zufolge schien die Explosion in der Nähe einer nicht identifizierten amorphen Blase entstanden zu sein, bei der Astronomen zunächst annahmen, dass es sich entweder um eine einzelne unregelmäßige Galaxie oder um eine Gruppe von drei entfernten Galaxien handelte. Aber in einer neuen Entwicklung deuten klare Bilder des Hubble-Weltraumteleskops nun darauf hin, dass es sich bei dem Klumpen um mindestens sieben Galaxien in unmittelbarer Nähe zueinander handeln könnte. Tatsächlich liegen die Galaxien so nah beieinander, dass sie alle in unsere eigene Galaxie passen könnten Milchstraße.

„Es gibt Hinweise darauf, dass Gruppenmitglieder interagieren“, sagte Fong. „Mit anderen Worten, sie könnten kommerzielles Material sein oder vielleicht auf dem Weg zur Verschmelzung. Diese Galaxienhaufen (sogenannte kompakte Cluster) sind unglaublich seltene Umgebungen im Universum und die dichtesten galaktischen Strukturen, die wir kennen.“

„Diese Wechselwirkung könnte Ausbrüche von Sternentstehung auslösen“, sagte Gordon. „Dies könnte darauf hindeuten, dass der Vorfahre von FRB 20220610A mit einer relativ neuen Sternenpopulation in Verbindung gebracht wurde, was mit dem übereinstimmt, was wir von anderen FRBs gelernt haben.“

„Obwohl bisher Hunderte von FRB-Ereignissen entdeckt wurden, wurde nur ein kleiner Teil davon ihren Wirtsgalaxien zugeordnet“, sagte Yuexin (Vic) Dong, Co-Autor der Studie, ein NSF-Absolventenforscher und Doktor der Astronomie. Student in Fungs Labor und Mitglied von CIERA. „In diesem kleinen Bruchteil stammten nur wenige aus der dichten galaktischen Umgebung, aber keiner wurde in einer so kompakten Gruppe gesehen. Ihr Geburtsort ist also wirklich selten.“

Geheimnisvolle Explosionen

Obwohl Astronomen seit ihrer ersten Entdeckung im Jahr 2007 bis zu 1.000 schnelle Radioblitze entdeckt haben, sind die Quellen hinter den blendenden Blitzen weiterhin weitgehend ungewiss. Während die Astronomen noch keinen Konsens über die möglichen Mechanismen hinter FRBs erzielt haben, sind sie sich im Allgemeinen darüber einig, dass es sich bei FRBs um ein kompaktes Objekt, beispielsweise einen FRB, handeln muss. schwarzes Loch oder Neutronenstern.

Durch die Aufdeckung der wahren Natur schneller Radioausbrüche konnten Astronomen nicht nur etwas über mysteriöse Phänomene, sondern auch über die wahre Natur des Universums selbst erfahren. Wenn Radiowellen schneller Radioausbrüche endlich auf unsere Teleskope treffen, werden sie Milliarden von Jahren aus dem fernen, frühen Universum zurückgelegt haben. Während dieser Reise durch das Universum interagieren sie mit Materialien auf dem Weg.

„Insbesondere Funkwellen reagieren empfindlich auf jegliches dazwischenliegende Material entlang der Sichtlinie – vom FRB-Standort zu uns“, sagte Fung. „Das bedeutet, dass die Wellen durch jede Materialwolke rund um den Ort des schnellen Radioausbruchs, durch die Wirtsgalaxie, durch das Universum und schließlich durch die Milchstraße wandern müssen. Durch die Zeitverzögerung im FRB-Signal selbst können wir das.“ Messen Sie die Summe all dieser Beiträge.“

Um FRBs und ihre Ursprünge weiter zu erforschen, müssen Astronomen mehr von ihnen entdecken und untersuchen. Da die Technologie immer empfindlicher wird, stehen laut Gordon weitere Entdeckungen – und vielleicht sogar die Erfassung unglaublich schwacher, schneller Funkstöße – vor der Tür.

„Mit einer größeren Stichprobe entfernter FRBs können wir beginnen, die Entwicklung von FRBs und ihren Wirtseigenschaften zu untersuchen, indem wir sie mit nahe gelegenen FRBs verknüpfen und vielleicht sogar damit beginnen, exotischere Gruppen zu identifizieren“, sagte Dong.

„In naher Zukunft werden FRB-Experimente ihre Empfindlichkeit erhöhen, was zu einer beispiellosen Rate an FRBs führen wird, die in diesen Entfernungen entdeckt werden“, sagte Gordon. „Astronomen werden bald erfahren, wie einzigartig die Umgebung dieses schnellen Radioausbruchs ist.“

Referenz: „Schneller Radioausbruch in einem kompakten Galaxienhaufen bei Z „~1“ Geschrieben von Alexa C. Gordon, Wen-fai Fong, Sunil Simha, Yuxin Dong, Charles D. Kilpatrick, Adam T. Deller, Stuart D. Ryder, Tarraneh Eftekhari, Marcin Glowacki, Lachlan Marnoch, August R. Muller , Anya E. Nugent, Antonella Palmez, J. Xavier Prochaska, Mark Ravelski, Ryan M. Shannon und Nicholas Tychos, 17. November 2023, Astrophysik > Astrophysik der Galaxien.
arXiv:2311.10815

Die Studie wurde von der National Science Foundation (Preisnummern AST-1909358, AST-2047919 und AST-2308182), der David and Lucile Packard Foundation, der Alfred P. Sloan Foundation, der Research Foundation for the Advancement of Science und der NASA unterstützt ( Auszeichnungsnummer GO-17277). Astronomen entdeckten FRB 20220610A erstmals mit dem Australian Square Kilometre Array Pathfinder Radio Telescope in Westaustralien und bestätigten dann seinen Ursprung mit dem European Southern Observatory. Sehr großes Teleskop In Chile.