Leistungsstarke Radiopulse entstehen tief in der Sondenmaterie des Universums, die um Galaxien herum verborgen ist

Das Konzept dieses Künstlers zeigt schnelle, entfernte Funkstöße, die gasförmige Halos um Galaxien im lokalen Universum durchdringen. Die Funkstöße wurden fotografiert, als sie aus dem fernen Universum durch galaktische Halos wanderten und schließlich Teleskope auf der Erde erreichten. Die Unebenheiten, die in zwei der Linien zu sehen sind, stellen den Funkstoß dar, während er sich zur Erde bewegt. Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Charles Carter

Leistungsstarke kosmische Radiopulse aus den Tiefen des Universums können laut einer neuen Studie, die letzten Monat in der Zeitschrift veröffentlicht wurde, verwendet werden, um verborgene Gaslachen in nahe gelegenen Galaxien zu untersuchen. natürliche Astronomie.

Was heißt schnelle Funkstöße, oder FRBs, sind Pulse von Radiowellen, die normalerweise aus Millionen bis Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen. (Radiowellen sind elektromagnetische Strahlung wie das Licht, das wir mit unseren Augen sehen, haben aber längere Wellenlängen und niedrigere Frequenzen.) Der erste FRB wurde 2007 entdeckt, und seitdem wurden Hunderte weitere entdeckt. Im Jahr 2020 werden das STARE2-Instrument des California Institute of Technology (Survey of Transient Astronomy Radio Emissions 2) und Kanadas CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) Riesiger FRB in unserer Milchstraße entdeckt. Diese früheren Ergebnisse halfen, die Theorie zu bestätigen, dass energetische Ereignisse höchstwahrscheinlich von toten Magnetaren, den sogenannten Magnetaren, stammen.

Da immer mehr FRBs eintreten, untersuchen Wissenschaftler nun, wie sie verwendet werden können, um das Gas zwischen uns und den Eruptionen zu untersuchen. Insbesondere möchten sie FRBs verwenden, um die diffusen Gashalos zu untersuchen, die Galaxien umgeben. Während sich die Radioimpulse zur Erde bewegen, wird erwartet, dass das Gas, das die Galaxien umhüllt, die Wellen verlangsamt und die Radiofrequenzen streut. In der neuen Studie untersuchte das Forschungsteam eine Stichprobe von 474 entfernten FRBs, die von CHIME entdeckt wurden, das bisher die meisten FRBs entdeckt hat. Sie zeigten, dass die Teilmenge von zwanzig FRBs, die galaktische Halos passierten, tatsächlich stärker verlangsamt wurde als die nicht kreuzenden FRBs.

„Unsere Studie zeigt, dass FRBs als Spieße für alles Material zwischen Radioteleskopen und einer Radiowellenquelle dienen können“, sagt Hauptautor Liam Connor, ein Tolman-Postdoktorand in Astronomie, der mit einem Assistenzprofessor für Astronomie und einem Co-Autor zusammenarbeitet die Studie, Vikram Ravi.

„Wir haben schnelle Funkstöße verwendet, um Licht durch die Halos naher Galaxien zu strahlen[{“ attribute=““>Milky Way and measure their hidden material,” Connor says.

The study also reports finding more matter around the galaxies than expected. Specifically, about twice as much gas was found as theoretical models predicted.

All galaxies are surrounded and fed by massive pools of gas out of which they were born. However, the gas is very thin and hard to detect. “These gaseous reservoirs are enormous. If the human eye could see the spherical halo that surrounds the nearby Andromeda galaxy, the halo would appear one thousand times larger than the moon in area,” Connor says.

Researchers have developed different techniques to study these hidden halos. For example, Caltech professor of physics Christopher Martin and his team developed an instrument at the W. M. Keck Observatory called the Keck Cosmic Webb Imager (KCWI) that can probe the filaments of gas that stream into galaxies from the halos.

This new FRB method allows astronomers to measure the total amount of material in the halos. This can be used to help piece together a picture of how galaxies grow and evolve over cosmic time.

“This is just the start,” says Ravi. “As we discover more FRBs, our techniques can be applied to study individual halos of different sizes and in different environments, addressing the unsolved problem of how matter is distributed in the universe.”

In the future, the FRB discoveries are expected to continue streaming in. Caltech’s 110-dish Deep Synoptic Array, or DSA-110, has already detected several FRBs and identified their host galaxies. Funded by the National Science Foundation (NSF), this project is located at Caltech’s Owen Valley Radio Observatory near Bishop, California. In the coming years, Caltech researchers have plans to build an even bigger array, the DSA-2000, which will include 2,000 dishes and be the most powerful radio observatory ever built. The DSA-2000, currently being designed with funding from Schmidt Futures and the NSF, will detect and identify the source of thousands of FRBs per year.

Reference: “The observed impact of galaxy halo gas on fast radio bursts” by Liam Connor and Vikram Ravi, 4 July 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01719-7