M81, aufgenommen vom Spitzer-Weltraumteleskop. (NASA/JPL-Caltech) Eine kürzlich entdeckte Wiederholung schneller Funkstoß ( FRB ) mit dem Namen FRB 20200120E vertieft das Geheimnis dieser bereits zutiefst mysteriösen Weltraumsignale.
Astronomen haben seinen Standort auf eine 11,7 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie zurückgeführt, was ihn zum nächstgelegenen bekannten extragalaktischen schnellen Radioausbruch macht, 40-mal näher als das nächstgelegene extragalaktische Signal.
Er erscheint aber auch in einem Kugelsternhaufen – einem Haufen sehr alter Sterne, also überhaupt nicht der Ort, an dem man erwarten würde, dass man einen Stern dieser Art findet, der FRBs ausspuckt.
Seine Entdeckung legt einen anderen Entstehungsmechanismus für diese Sterne nahe, was darauf hindeutet, dass FRBs aus einem größeren Spektrum von Umgebungen entstehen könnten, als wir dachten.
FRBs sind seit der Entdeckung des ersten Exemplars im Jahr 2007 ein teuflisches Rätsel für Wissenschaftler. Sie bestehen aus extrem starken Signalen aus dem Weltraum, Millionen Lichtjahre entfernt , einige geben mehr Energie ab als 500 Millionen Sonnen und nur in Radiowellenlängen nachgewiesen.
Doch diese Ausbrüche sind erschreckend kurz, kürzer als ein Wimpernschlag – sie dauern nur Millisekunden – und die meisten von ihnen wiederholen sich nicht, was es sehr schwierig macht, sie vorherzusagen, zu verfolgen und daher zu verstehen.
Durch die Analyse der Feinstruktur dieser Radiosignale haben Astronomen die Art von Objekten ermittelt, von denen sie annahmen, dass sie sie verursachen könnten, bei kompakten Objekten wie z Neutronensterne die führende Theorie.
Dann, im Jahr 2020, kam ein gewaltiger Durchbruch. Schließlich wurde ein FRB aus dem Inneren der Milchstraße entdeckt , von einem Magnetar emittiert .
Magnetare – davon Viele davon wurden bislang nicht bestätigt – sind eine seltene Art von Neutronenstern , der kollabierte Kern eines toten Sterns, der ursprünglich zwischen dem 8- und 30-fachen der Sonnenmasse hatte. Neutronensterne sind klein und dicht, haben einen Durchmesser von etwa 20 Kilometern und eine maximale Masse von etwa zwei Sonnen.
Magnetare fügen der Mischung, wie der Name schon sagt, noch etwas hinzu: ein absolut verrücktes Magnetfeld – um ein Billiarden Mal stärker als das Erdmagnetfeld und tausendmal stärker als die eines normalen Neutronensterns.
Dies bringt uns zurück zu FRB 20200120E. Es ist eine Minderheit unter den FRBs – ein FRB, der seine Ausbrüche wiederholt –, aber ansonsten passt es perfekt ins Profil.
Da es sich jedoch wiederholt, konnten Astronomen leichter den Ort am Himmel bestimmen, von dem es stammte. Durch die Analyse anderer Eigenschaften des Signals konnten sie feststellen, dass es eine relativ kurze Distanz zurückgelegt hatte.
Dies führte sie im Jahr 2021 zu einem Große Design-Spiralgalaxie M81 genannt, allerdings mit einer gewissen Unsicherheit. Genauer gesagt glaubten die Forscher, FRB 20200120E einem Kugelsternhaufen zugeordnet zu haben.
In einer Studie veröffentlicht in Natur Diese Woche hat ein Team von Astronomen diesen Standort bestätigt.
Hier erfahren Sie, warum das ein Problem ist. Kugelsternhaufen sind kompakte Gruppen von Sternen, die in der Regel sehr alt und langlebig sind und eine geringe Masse aufweisen. keine ist größer als die Masse der Sonne . Es wird angenommen, dass alle ihre Sterne zur gleichen Zeit aus derselben Gaswolke entstanden sind; Wie in einer Kleinstadt leben diese Stars dann ihr meist ruhiges Dasein miteinander.
Neutronensterne entstehen, wie bereits erwähnt, in der Regel aus massereicheren Sternen, die auch tendenziell eine viel kürzere Hauptreihenlebensdauer (Wasserstoffverbrennung) haben – diejenigen vom Typ OB . Als Faustregel gilt also, dass man in einem Kugelsternhaufen nicht erwarten würde, Neutronensterne oder Magnetare zu finden.
„Hier berichten wir über Beobachtungen, die den FRB in einem mit M81 verbundenen Kugelsternhaufen lokalisierten, wo er 2 Parsec vom optischen Zentrum des Sternhaufens entfernt ist“, so die Forscher schreiben Sie in ihre Arbeit .
„Kugelsternhaufen beherbergen alte Sternpopulationen und stellen FRB-Modelle in Frage, die junge Magnetare vermuten, die in einer Kernkollaps-Supernova entstanden sind.“
Aber keine Angst – es gibt einen interessanten Präzedenzfall.
Hin und wieder wurde festgestellt, dass ein Kugelsternhaufen eine Art schnell rotierender Neutronenstern beherbergt, der als Millisekunde bekannt ist Drücken Sie . Da Kugelsternhaufen so dicht besiedelt sind, können Sterne interagieren und sogar miteinander kollidieren, wodurch Objekte wie Röntgendoppelsterne mit geringer Masse entstehen Pulsare .
Laut dem Forschungsteam führt dies zu weiteren interessanten Mechanismen der Magnetarbildung, die über die Kernkollaps-Supernova eines massereichen Sterns hinausgehen. Ein Weißer Zwerg mit geringer Masse, der mit einem anderen Stern interagiert und Material von diesem ansammelt, könnte genug Masse gewinnen, um zu einem Neutronenstern zu kollabieren; oder zwei Weiße Zwerge könnten zum gleichen Zweck verschmelzen.
Es ist auch möglich, dass die Quelle des FRB überhaupt kein Magnetar ist, sondern ein Röntgendoppelstern mit geringer Masse, etwa ein Weißer Zwerg und ein Neutronenstern oder ein Neutronenstern und ein Exoplanet. Es kann sich auch um eine Anhäufung handeln schwarzes Loch .
Es fehlen Beweise für diese Erklärungen – es gibt keine Röntgen- oder Gammastrahlenaktivität, die diese Systeme normalerweise begleiten würde –, aber sie können immer noch nicht ausgeschlossen werden.
Was auch immer die Antwort sein mag, es sieht so aus, als ob FRB 20200120E die Dinge auf den Kopf stellen wird. Entweder wird es uns etwas Neues über Sternwechselwirkungen in Kugelsternhaufen lehren, oder es wird uns einen neuen Bildungskanal für FRBs eröffnen.
Da es sich um einen sich wiederholenden FRB handelt, der uns so nahe ist, stellt er eine seltene Gelegenheit dar, diese mysteriösen Signale im Detail zu untersuchen.
Über die Ergebnisse wird berichtet Natur .
Eine frühere Version dieses Artikels wurde veröffentlicht im Juni 2021 als es sich bei der Studie um einen Vorabdruck handelte.