Schnell Funkimpulse sind eines der mächtigsten und gleichzeitig mysteriösesten astronomischen Phänomene. Sie geben in einer Millisekunde mehr Energie ab als unsere Sonne in mehreren Tagen. Und während die meisten wirklich nur Millisekunden dauern, gibt es seltene Fälle, in denen schnelle Funkimpulse wiederholt werden. Und Astronomen können immer noch nicht mit Sicherheit sagen, was sie verursacht.
Nun haben spezielle Observatorien und internationale Wissenschaftlergruppen das Studienangebot erweitert. Dabei half das kanadische Radioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). Im Rahmen der Zusammenarbeit verwendeten die Wissenschaftler einen neuartigen Algorithmus und fanden Hinweise auf 25 neue sich wiederholende schnelle Funkimpulse in den Daten CHIME, die im Zeitraum von 2019 bis 2021 eingegangen sind.
Trotz ihrer rätselhaften Natur treten Pulse häufig auf, aber keine der vorgeschlagenen Theorien oder Modelle kann alle Eigenschaften der Bursts vollständig erklären Quellen. Einige werden vermutlich von Neutronensternen und Schwarzen Löchern verursacht (aufgrund der hohen Energiedichte um sie herum), aber die meisten bleiben nicht klassifizierbar. Aus diesem Grund gibt es andere Theorien - von Pulsaren und Magnetaren bis hin zu großen Galaxien und sogar Signalen von außerirdischen Zivilisationen.
CHIME wurde ursprünglich entwickelt, um die Expansionsgeschichte des Universums durch den Nachweis von neutralem Wasserstoff zu messen. Ungefähr 370 Jahre später Urknall Das Universum war von diesem Gas durchdrungen, und Astronomen und Kosmologen nennen diese Zeit das "dunkle Zeitalter". Sie endete etwa 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall, als die ersten Sterne und Galaxien damit begannen, neutralen Wasserstoff zu reionisieren.
Insbesondere wurde CHIME entwickelt, um die von neutralem Wasserstoff absorbierten und emittierten Lichtwellenlängen zu erfassen, hat sich jedoch aufgrund seines weiten Sichtfelds und des abgedeckten Frequenzbereichs (von 400 bis 800 MHz) als ideal für die Untersuchung schneller Radiopulse erwiesen ). Laut den Autoren der Studie wird jeder schnelle Funkpuls durch seine Position am Himmel und seine Stärke (ein Maß für die Streuung) beschrieben, die die Zeitverzögerung ist, die durch die Wechselwirkung des Blitzes mit Materie verursacht wird, während er sich durch den Weltraum bewegt.
In der Studie verwendeten die Astronomen einen neuen Clustering-Algorithmus, der nach mehreren Ereignissen mit ähnlichem Streuungsgrad sucht. „Wir können die Position eines schnellen Radiopulses am Himmel und das Ausmaß seiner Streuung mit einer gewissen Genauigkeit messen, die von der Konstruktion des verwendeten Teleskops abhängt“, sagen die Wissenschaftler. – Der Clustering-Algorithmus betrachtet die von CHIME erfassten Ereignisse und sucht nach Clustern schneller Funkpulse, die konsistente Positionen am Himmel und Dispersionszahlen innerhalb der Messunsicherheiten aufweisen. Dann führen wir verschiedene Überprüfungen durch, um sicherzustellen, dass die Ausbrüche von derselben Quelle stammen.“
Von den mehr als 1000 zuvor identifizierten Ereignissen wurden nur 29 als sich wiederholend identifiziert, und praktisch alle sich wiederholenden Impulse erwiesen sich als unregelmäßig. Einzige Ausnahme ist Funkimpuls 180916, die alle 16,35 Tage pulsiert. Mit Hilfe des neuen Algorithmus entdeckten die Astronomen 25 neue sich wiederholende Pulse und notierten auch einige Besonderheiten. „Als wir alle schnellen Funkstöße und Quellen sorgfältig gezählt haben, haben wir festgestellt, dass sich nur etwa 2,6 % der Ereignisse wiederholen. Bei vielen der neuen Quellen haben wir nur wenige Bursts entdeckt, was sie ziemlich inaktiv macht“, sagen die Wissenschaftler.
„Daher können wir nicht ausschließen, dass Quellen, bei denen wir bisher nur einen Ausbruch gesehen haben, im Laufe der Zeit auch wiederholte Ausbrüche zeigen. Es ist möglich, dass sich alle Quellen schneller Funkimpulse im Laufe der Zeit wiederholen, aber viele von ihnen sind nicht sehr aktiv. Jede Theorie muss erklären, warum einige Quellen hyperaktiv sind, während andere größtenteils ruhig sind“, fügen die Astronomen hinzu.
Diese Erkenntnisse können bei der zukünftigen Forschung mit Radioteleskopen der nächsten Generation helfen, die in den kommenden Jahren in Betrieb genommen werden. Das SKAO-Observatorium gehört ihnen. Dieses 128-Zoll-Teleskop in Australien wird mit MeerKAT in Südafrika kombiniert, um das größte Radioteleskop der Welt zu bilden.
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