Mehr als tausend mächtige kosmische Explosionen in 47 Tagen vom FAST-Teleskop entdeckt

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Professor LI Di und Dr. WANG Pei von den National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) hat einen intensiven Ring kosmischer Explosionen von Fast Radio Burst (FRB) 121102 aus 500 Metern entdeckt. Das Aperture Spherical Radio Telescope (FAST). Bis zum 29. August 2019 (UT) wurden innerhalb von 47 Tagen insgesamt 1.652 unabhängige Ausbrüche erkannt.

Es ist die bisher größte Sammlung von FRB-Ereignissen, mehr als die Zahl, die in allen anderen Veröffentlichungen zusammen gemeldet wird. Diese Impulsbaugruppe ermöglicht die Bestimmung der charakteristischen Leistung und Leistungsverteilung jedes FRB und beleuchtet so den Zentralmotor, der die FRBs antreibt.

Diese Ergebnisse wurden veröffentlicht in Temperieren Sie die Natur Am 13. Oktober 2021.

FRBs wurden erstmals 2007 entdeckt. Diese kosmischen Eruptionen können bis zu einer Tausendstelsekunde dauern und produzieren dabei das Äquivalent von einem Jahr der gesamten Sonnenenergie. Der Ursprung der FRBs bleibt unbekannt. Obwohl auch Aliens in den Modellen für FRBs berücksichtigt wurden, begünstigen die Beobachtungen eindeutig natürliche Ursachen. Kürzlich fokussierte Punkte umfassen exotische hypermagnetisierte Neutronensterne, Schwarze Löcher und kosmische Strings, die von übrig geblieben sind die große Explosion.

Burstratenverteilung der isotropen äquivalenten Leistung bei 1,25 GHz für FRB 121102. Credit: NAOC

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich ein kleiner Teil der FRBs wiederholt. Dieses Phänomen erleichtert Folgestudien, einschließlich der Lokalisierung und Identifizierung von FRB-Wirtsgalaxien.

FRB 121102 ist der erste bekannte Iterator und der erste gut übersetzte FRB. Wissenschaftler haben seinen Ursprung in einer Zwerggalaxie festgestellt. Außerdem ist dieser FRB eindeutig mit einer stabilen Funkquelle verbunden. Beide Hinweise sind entscheidend, um das kosmische Geheimnis der FRBs zu lösen. Das Verhalten von FRB 121102 ist schwer vorherzusagen und wird allgemein als „saisonal“ bezeichnet.

Beim Testen des FAST FRB-Backends während seiner Einlaufphase stellte das Team fest, dass FRB 121102 mit sich wiederholenden hellen Impulsen arbeitete. Zwischen dem 29. August und dem 29. Oktober 2019 wurden in insgesamt 59,5 Stunden 1.652 unabhängige Explosionsereignisse registriert. Während der Burst-Rhythmus während der gesamten Serie variierte, wurden während der Hauptverkehrszeit 122 Bursts beobachtet, was der höchsten Ereignisrate entspricht, die jemals für einen FRB beobachtet wurde.

Ein „Fluss“ von Galaxienausbrüchen, wie er vom FAST-Teleskop aufgezeichnet wurde. Die Anzahl der Impulse und Energien ist in den Grafiken dargestellt, die das Gemälde „Wide Land“ von Wang Shiming aus der Song-Dynastie simulieren. Kredit: NAOC

Ein so hohes Tempo erleichtert eine statistische Untersuchung dieser FRB-Bursts. Die Forscher fanden eine deutliche Energie, die sich für E.₀= 4,8 x 10³⁷ erg , unterhalb dessen die Burst-Erzeugung weniger effizient geworden ist. Die Burst-Energieverteilung kann treffend als bimodal beschrieben werden, dh eine natürliche logarithmische Funktion für Bursts mit niedrigem E und eine Lorentz-Funktion für Bursts mit hohem E, was impliziert, dass schwächere FRB-Pulse zufälliger Natur sein können und dass stärkere Pulse ein Verhältnis zwischen zwei unabhängigen Größen beinhalten .

„Die Gesamtenergie dieser Burstgruppe beträgt bereits 3,8% dessen, was von einem Magnetar verfügbar ist, und zwischen 1 Millisekunde und 1.000 Sekunden wurde keine Periodizität gefunden, was beides die Möglichkeit stark einschränkt, dass FRB 1211102 von einem isolierten kompakten Objekt stammt. “ sagte Dr. Wang.

Mehr als sechs neue FRBs wurden vom Commensal Radio Astronomy Rapid Survey (CRAFTS, https://crafts.bao.ac.cn/) entdeckt, darunter ein neuer Repeater ähnlich dem 121102. „Als größte Antenne der Welt, sagte Professor LI Es hat sich gezeigt, dass die FAST-Empfindlichkeit dazu beiträgt, die Feinheiten kosmischer Transienten, einschließlich FRBs, aufzudecken.“

Dieses Projekt ist Teil einer langjährigen Zusammenarbeit seit der Betriebsphase des FAST-Teleskops. Wichtige Partnerinstitutionen sind die Guizhou Normal University, die University of Nevada Las Vegas, die Cornell University, das Max Planck Fuer Radioastronomie Institute, die West Virginia University, das CSIRO, die University of California Berkeley und die Nanjing University.

Referenz: „Dual-modal Burst Power Distribution for a Repeating Fast Radio Burst Source“ von D. Li, P. Wang, WW Zhu, B. Zhang, XX Zhang, R. Duan, YK Zhang, Y. Feng, NY Tang, S. Chatterjee, JM Cordes, M. Cruces, S. Dai, V. Gajjar, G. Hobbs, C. Jin, M. Kramer, DR Lorimer, C. Miao, C. Niu, JR Niu, ZC Pan, L. Qian, L. Spitler, D. Werthimer, G. Q. Zhang, F. Y. Wang, XY Xie, Y. L. Yue, L. Zhang, Q. J. Zhi und Y. Zhu, 13. Oktober 2021 Verfügbar Temperieren Sie die Natur.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03878-5