Más de mil poderosas explosiones cósmicas detectadas por el telescopio FAST en 47 días

Un equipo de investigación internacional dirigido por el profesor LI Di y el Dr. WANG Pei de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China (NAOC) ha detectado un anillo intenso de explosiones cósmicas de Fast Radio Burst (FRB) 121102, utilizando 500 metros. El radiotelescopio esférico de apertura (FAST). Se detectaron un total de 1,652 ráfagas independientes dentro de los 47 días a partir del 29 de agosto de 2019 (UT).

Es el conjunto más grande de eventos de FRB hasta la fecha, más que el número reportado en todas las demás publicaciones combinadas. Este conjunto de impulsos permite determinar la potencia característica y la distribución de potencia de cualquier FRB, iluminando así el motor central que alimenta los FRB.

Estos resultados han sido publicados en naturaleza temperamental El 13 de octubre de 2021.

Los FRB se descubrieron por primera vez en 2007. Estas erupciones cósmicas pueden durar hasta una milésima de segundo y producir el equivalente a un año de la producción total de energía del sol. Se desconoce el origen de los FRB. Aunque los extraterrestres también se consideraron en los modelos FRB, las observaciones favorecen claramente las causas naturales. Los puntos enfocados recientemente incluyen exóticas estrellas de neutrones hipermagnetizadas, agujeros negros y cuerdas cósmicas que quedan de la gran explosión.

Distribución de velocidad de ráfaga de potencia isotrópica equivalente a 1,25 GHz para FRB 121102. Crédito: NAOC

Los científicos han descubierto que una pequeña parte de los FRB se repiten. Este fenómeno facilita los estudios de seguimiento, incluida la localización e identificación de galaxias anfitrionas de FRB.

FRB 121102 es el primer iterador conocido y el primer FRB bien traducido. Los científicos han determinado su origen en una galaxia enana. Además, este FRB está claramente asociado con una fuente de radio estable. Ambas pistas son cruciales para resolver el misterio cósmico de los FRB. El comportamiento de FRB 121102 es difícil de predecir y se describe comúnmente como «estacional».

Mientras probaba el backend FAST FRB durante su fase de ejecución, el equipo notó que FRB 121102 estaba operando con pulsos brillantes repetidos. Entre el 29 de agosto y el 29 de octubre de 2019, se detectaron 1.652 eventos de explosión independientes en 59,5 horas. Si bien el ritmo de la ráfaga varió a lo largo de la serie, se observaron 122 ráfagas durante la hora pico, lo que corresponde a la tasa de eventos más alta jamás observada para cualquier FRB.

Un «río» de ráfagas de galaxias registradas por el telescopio FAST. El número de impulsos y energías se muestra en los gráficos, simulando la pintura «Wide Land» de Wang Shiming de la dinastía Song. crédito: NAOC

Un ritmo tan alto facilita un estudio estadístico de estas ráfagas de FRB. Los investigadores encontraron una característica energética distinta de E.₀= 4,8 x 10³⁷ erg, por debajo del cual la generación de ráfagas se ha vuelto menos eficiente. La distribución de energía de ráfaga se puede describir acertadamente como bimodal, es decir, una función log-normal para ráfagas de baja emisión y una función de Lorentz para ráfagas de alta E, lo que implica que los pulsos FRB más débiles pueden ser de naturaleza aleatoria y que los pulsos más fuertes implican un relación entre dos cantidades independientes.

«La energía total de este grupo de ráfagas ya suma hasta el 3.8% de lo que está disponible en un magnetar y no se encontró periodicidad entre 1 milisegundo y 1,000 segundos, lo cual limita severamente la posibilidad de que el FRB 1211102 provenga de un objeto compacto aislado, «dijo el Dr. Wang.

Más de seis nuevos FRB han sido descubiertos por el Commensal Radio Astronomy Rapid Survey (CRAFTS, https://crafts.bao.ac.cn/), incluido un nuevo repetidor similar al 121102 «. Como la antena más grande del mundo, dijo el profesor LI Se ha demostrado que la sensibilidad FAST ayuda a revelar las complejidades de los transitorios cósmicos, incluidos los FRB «.

Este proyecto ha sido parte de una colaboración de larga data desde la fase de operación del telescopio FAST. Las principales instituciones asociadas incluyen Guizhou Normal University, University of Nevada Las Vegas, Cornell University, Max Planck Fuer Radioastronomie Institute, West Virginia University, CSIRO, University of California Berkeley y Nanjing University.

Referencia: «Distribución de potencia de ráfaga de modo dual para una fuente de ráfaga de radio rápida repetida» por 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 y Y. Zhu, 13 de octubre de 2021 Disponible naturaleza temperamental.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03878-5