أكثر من ألف انفجار كوني قوي اكتشفه تلسكوب FAST في 47 يومًا

اكتشف فريق بحث دولي بقيادة البروفيسور LI Di والدكتور WANG Pei من المراصد الفلكية الوطنية التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم (NAOC) حلقة شديدة من الانفجارات الكونية من Fast Radio Burst (FRB) 121102 ، باستخدام 500 متر. التلسكوب الراديوي الكروي ذو الفتحة (FAST). تم اكتشاف ما مجموعه 1،652 رشقة مستقلة في غضون 47 يومًا بدءًا من 29 أغسطس 2019 (UT).

إنها أكبر مجموعة من أحداث FRB حتى الآن ، أكثر من العدد المبلغ عنه في جميع المنشورات الأخرى مجتمعة. تسمح مجموعة الاندفاع هذه بتحديد الطاقة المميزة وتوزيع الطاقة لأي FRB ، وبالتالي إلقاء الضوء على المحرك المركزي الذي يقوم بتشغيل FRBs.

تم نشر هذه النتائج في طبيعة سجية في 13 أكتوبر 2021.

تم اكتشاف FRBs لأول مرة في عام 2007. يمكن أن تكون هذه الانفجارات الكونية قصيرة مثل جزء من الألف من الثانية بينما تنتج ما يعادل عام واحد من إجمالي إنتاج الطاقة للشمس. لا يزال أصل FRBs غير معروف. على الرغم من أنه تم اعتبار الكائنات الفضائية أيضًا في نماذج FRBs ، إلا أن الملاحظات تفضل الأسباب الطبيعية بوضوح. تشمل النقاط التي تم التركيز عليها مؤخرًا النجوم النيوترونية الغريبة شديدة الممغنطة ، والثقوب السوداء ، والأوتار الكونية المتبقية من الانفجار العظيم.

توزيع معدل الرشقات للطاقة المكافئة الخواص عند 1.25 جيجاهرتز لـ FRB 121102. Credit: NAOC

لقد وجد العلماء أن جزءًا صغيرًا من FRBs يتكرر. تسهل هذه الظاهرة دراسات المتابعة ، بما في ذلك توطين وتحديد المجرات المضيفة لـ FRBs.

FRB 121102 هو أول مكرر معروف وأول FRB مترجم جيدًا. حدد العلماء أصله في مجرة ​​قزمة. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط FRB هذا بوضوح بمصدر راديوي ثابت. كلا القرائن حاسمة في حل اللغز الكوني لـ FRBs. يصعب التنبؤ بسلوك FRB 121102 ويتم وصفه بشكل شائع بأنه “موسمي”.

أثناء اختبار FAST FRB الخلفية أثناء مرحلة التشغيل ، لاحظ الفريق أن FRB 121102 كان يعمل بنبضات ساطعة متكررة. بين 29 أغسطس و 29 أكتوبر 2019 ، تم الكشف عن 1،652 حدث انفجار مستقل في 59.5 ساعة. بينما تباين إيقاع الاندفاع خلال السلسلة ، شوهدت 122 رشقة خلال ساعة الذروة ، وهو ما يقابل أعلى معدل حدث لوحظ على الإطلاق لأي FRB.

“نهر” من رشقات نارية من مجرة ​​كما سجلها تلسكوب FAST. يتم عرض عدد الاندفاعات والطاقات في الرسوم البيانية ، محاكية لوحة “أرض واسعة” بواسطة وانغ شيمينغ من أسرة سونغ. الائتمان: NAOC

يسهل مثل هذا الإيقاع العالي إجراء دراسة إحصائية لهذه الرشقات من FRB. وجد الباحثون طاقة مميزة واضحة لـ E.₀= 4.8 × 10³⁷ erg ، والذي تحته أصبح توليد الرشقات أقل كفاءة. يمكن وصف توزيع طاقة الاندفاع بشكل مناسب على أنه ثنائي النسق ، أي وظيفة لوغاريتمية طبيعية للرشقات منخفضة الإنبعاث ووظيفة لورينتز للرشقات عالية E ، مما يعني أن نبضات FRB الأضعف قد تكون عشوائية بطبيعتها وأن النبضات الأقوى تتضمن نسبة بين اثنين كميات مستقلة.

“تضيف الطاقة الإجمالية لمجموعة الاندفاع هذه بالفعل ما يصل إلى 3.8٪ مما هو متاح من نجم مغناطيسي ولم يتم العثور على دورية بين 1 مللي ثانية و 1000 ثانية ، وكلاهما يقيد بشدة احتمال أن يأتي FRB 121102 من جسم مضغوط معزول ، قال الدكتور وانغ.

تم اكتشاف أكثر من ستة FRBs جديدة من خلال المسح السريع لعلم الفلك الراديوي Commensal (CRAFTS ، https://crafts.bao.ac.cn/) ، بما في ذلك مكرر جديد يشبه 121102. قال البروفيسور LI: “كأكبر هوائي في العالم ، أثبتت حساسية FAST أنها تساعد على الكشف عن تعقيدات العابرين الكونية ، بما في ذلك FRBs”.

كان هذا المشروع جزءًا من تعاون طويل الأمد منذ مرحلة تشغيل التلسكوب FAST. تشمل المؤسسات الشريكة الرئيسية جامعة Guizhou Normal ، وجامعة نيفادا لاس فيغاس ، وجامعة كورنيل ، ومعهد ماكس بلانك fuer Radioastronomie ، وجامعة ويست فيرجينيا ، CSIRO ، وجامعة كاليفورنيا بيركلي ، وجامعة نانجينغ.

المرجع: “توزيع طاقة انفجار ثنائي النسق لمصدر انفجار لاسلكي سريع متكرر” بقلم 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، CC Miao، CH Niu، JR Niu، ZC Pan، L. Qian، L . Spitler ، D. Werthimer ، GQ Zhang ، FY Wang ، XY Xie ، YL Yue ، L. Zhang ، QJ Zhi and Y. Zhu ، 13 أكتوبر 2021 ، طبيعة سجية.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03878-5