Подібно до гравітаційних хвиль (GW) і гамма- спалесків (GRB), швидкі радіоспалахи (FRB) є одним із найпотужніших і найзагадковіших астрономічних явищ сучасності. Ці тимчасові події складаються зі спалахів, які виділяють більше енергії за мілісекунди, ніж Сонце за три дні.
Хоча більшість спалахів тривають лише мілісекунди, траплялися рідкісні випадки повторення FRB . Хоча астрономи все ще не впевнені, що їх викликає, і думки різняться, спеціалізовані обсерваторії та міжнародна співпраця різко збільшили кількість подій, доступних для вивчення.
Провідною обсерваторією є Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), радіотелескоп наступного покоління, розташований у Радіоастрофізичній обсерваторії Домініону (DRAO) у Британській Колумбії, Канада.
Завдяки великому полю зору та широкому охопленню частот цей телескоп є незамінним інструментом для виявлення FRB (понад 1000 джерел на сьогодні!).
Використовуючи новий тип алгоритму, співпраця CHIME/FRB знайшла докази 25 нових повторюваних FRB у даних CHIME, які були виявлені між 2019 і 2021 роками.
Співпраця CHIME/FRB включає астрономів і астрофізиків з Канади, США, Австралії, Тайваню та Індії.
Його партнерські установи включають DRAO, Інститут астрономії та астрофізики Данлепа (DI), Інститут теоретичної фізики Периметра , Канадський інститут теоретичної астрофізики (CITA), Інститут астрономії Антона Паннекука , Національну радіоастрономічну обсерваторію (NRAO) , Інститут астрономії та астрофізики , Національний центр радіоастрофізики (NCRA) та Інститут фундаментальних досліджень Тата (TIFR), а також численні університети та інститути.
Незважаючи на свою таємничу природу, FRB є всюдисущими, і найкращі оцінки показують, що події прибувають на Землю приблизно тисячу разів на день по всьому небу. Жодна із запропонованих на сьогоднішній день теорій або моделей не може повністю пояснити всі властивості сплесків або джерел.
Вважається, що деякі з них викликані нейтронними зірками та чорними дірами (що пояснюється високою щільністю енергії в їх оточенні), інші продовжують не піддаватися класифікації. Через це зберігаються інші теорії, починаючи від пульсарів і магнетарів і закінчуючи гамма-всплеском і позаземним зв’язком.
CHIME спочатку був розроблений для вимірювання історії розширення Всесвіту шляхом виявлення нейтрального водню.
Приблизно через 370 000 років після Великого вибуху Всесвіт був пронизаний цим газом, і єдиними фотонами було реліктове випромінювання Великого вибуху – космічний мікрохвильовий фон (CMB) – або фотони, випущені нейтральними атомами водню.
З цієї причини астрономи та космологи називають цей період «темними віками», які закінчилися приблизно через 1 мільярд років після Великого вибуху, коли перші зірки та галактики почали повторно іонізувати нейтральний водень (Ера реіонізації).
Зокрема, CHIME був розроблений для виявлення довжини хвилі світла, яку поглинає та випромінює нейтральний водень, відомої як 21-сантиметрова лінія водню . Таким чином астрономи могли виміряти, наскільки швидко розширювався Всесвіт під час «темних віків», і порівняти з пізнішими космологічними епохами, які можна спостерігати.
Однак з того часу CHIME довів, що ідеально підходить для вивчення FRB завдяки своєму широкому полю зору та діапазону частот, які він охоплює (від 400 до 800 МГц). Це мета співпраці CHIME/ FRB , яка полягає у виявленні та характеристиці FRB та відстеженні їх джерел.
Як сказав дослідник Данлепа та провідний автор Зіггі Плеуніс Universe Today, кожен FRB описується своїм положенням у небі та величиною, відомою як його міра дисперсії (DM). Це стосується часової затримки від високих до низьких частот, спричиненої взаємодією спалаху з матеріалом під час його подорожі крізь космос.
У статті, опублікованій у серпні 2021 року, співпраця CHIME/FRB представила перший великий вибірковий каталог FRB, що містить 536 подій, виявлених CHIME між 2018 і 2019 роками, включаючи 62 спалахи з 18 джерел, що повторювалися раніше.
Для цього останнього дослідження Плеуніс та його колеги покладалися на новий алгоритм кластеризації, який шукає кілька подій, розташованих у небі разом із подібними DM.
«Ми можемо виміряти позицію швидкого радіоспалаху в небі та виміряти дисперсію з певною точністю, яка залежить від конструкції телескопа, який використовується», — сказав Плеуніс.
«Алгоритм кластеризації враховує всі швидкі радіосплески, виявлені телескопом CHIME, і шукає скупчення FRB, які мають узгоджені позиції на небі та міри дисперсії в межах невизначеності вимірювань. Потім ми виконуємо різні перевірки, щоб переконатися, що сплески в скупченні дійсно надходять». з того самого джерела».
З понад 1000 FRB, виявлених на сьогодні, лише 29 були ідентифіковані як повторювані за своєю природою. На додаток, було виявлено, що практично всі повторювані FRB повторюються нерегулярно. Єдиним винятком є FRB 180916, виявлений дослідниками CHIME у 2018 році (і повідомлений у 2020 році ), який пульсує кожні 16,35 дня.
За допомогою цього нового алгоритму співпраця CHIME/FRB виявила 25 нових повторюваних джерел, що майже вдвічі перевищує кількість доступних для вивчення. Крім того, команда відзначила деякі дуже цікаві особливості, які могли б дати розуміння їх причин і характеристик. Як додав Плеуніс:
«Коли ми ретельно підраховуємо всі наші швидкі радіосплески та джерела, які повторюються, ми бачимо, що лише близько 2,6 відсотка всіх швидких радіосплесків, які ми виявляємо, повторюються.
Для багатьох нових джерел ми виявили лише кілька спалахів, що робить джерела досить неактивними. Майже такі ж неактивні, як джерела, які ми бачили лише раз.
«Тому ми не можемо виключити, що джерела, для яких ми досі бачили лише один спалах, з часом також покажуть повторні спалахи. Цілком можливо, що всі джерела швидких радіоспалесків з часом повторяться, але багато джерел не дуже активні.
Будь-яке пояснення швидких радіосплесків повинно пояснити, чому одні джерела гіперактивні, а інші переважно тихі».
Ці висновки можуть допомогти в майбутніх дослідженнях, які виграють від радіотелескопів наступного покоління, які почнуть працювати в найближчі роки.
До них відноситься обсерваторія Square Kilometer Array (SKAO), яка, як очікується, збере своє перше світло до 2027 року. Розташований в Австралії, цей 128-тарілковий телескоп буде об’єднано з масивом MeerKAT у Південній Африці, щоб створити найбільший у світі радіотелескоп.
Тим часом неймовірна швидкість виявлення нових FRB (включаючи повторювані події) може означати, що радіоастрономи можуть бути близькі до прориву!
