"스피터 버스트에 관한 사소한 관심 지점." 2015 년 11 월 5 일 오후 3시에 Shami Chatterjee의 컴퓨터 화면에서 이메일 제목 줄이 나타났습니다.
Chatterjee가 이메일을 읽었을 때, 그는 먼저 충격을 받았으며, Cornell University Office에서 나와 복도를 내려 동료에게 알렸다. 23 분 후, 그가 답장을 작성하기 시작했을 때, 그의받은 편지함은 이미 윙윙 거렸다. 자정까지 동료의 56 개의 메시지와 함께 이메일 스레드가 성장하고 성장했습니다.
거의 10 년 동안, Chatterjee와 다른 천체 물리학 자들은 우주에서 무선 파도의 짧고 초 에너지 플래시의 본질을 이해하려고 노력했습니다. 이 "빠른 라디오 버스트"또는 FRB는 몇 밀리 초만 지속되지만 우주에서 가장 빛나는 무선 신호는 5 억의 태양만큼 많은 에너지로 구동됩니다. 첫 번째는 2007 년 천문학 자 던컨 로리 머 (Duncan Lorimer)에 의해 발견되었으며, 그의 학생들 중 한 명과 함께 오래된 망원경 데이터에서 우연히 신호를 우연히 발견했습니다. 당시에는 거의 믿지 않았습니다. 회의론자들은 휴대폰이나 전자 레인지의 간섭을 의심했다. 그러나 점점 더 많은 FRB가 계속 나타났습니다. 2012 년의 데이터에서 천문학 자 Laura Spitler에 의해 감지 된 Spitler Burst를 포함하여 26 개가 계산되었습니다. 과학자들은 그들이 진짜라는 데 동의해야했습니다.
.문제는 원인 이었습니까? 연구원들은 수십 개의 모델을 스케치하여 천체 물리학적인 미스터리의 영역을 사용하여 우리 은하계의 플레어 스타에서 폭발적인 별, 충전 된 블랙홀의 합병, 흰색 구멍의 합병, 검은 구멍을 증발시키고, 원시적 우주 줄을 진동하는, 심지어 외계인의 조명 항해를 사용하여 우주를 통해 항해하는 외계인도 스케치했습니다. 과학자들에게 FRB는 어두운 숲에서 플래시 수류탄만큼 눈을 멀게했습니다. 그들의 힘, 간결함 및 예측 불가능 성은 단순히 빛의 원천을 볼 수 없게 만들었습니다.
Chatterjee와 동료들에게“사소한 관심 지점”에 대한 이메일로 모든 것이 바뀌 었습니다. 발신자는 몬트리올의 McGill University의 대학원생이자 Chatterjee 's의 공동 작업자 인 Paul Scholz였습니다. 그는 천체 물리학 적“실사”를 수행하여 Spitler Burst가 시작된 하늘에서 수집 된 모든 망원경 데이터를 통해 슈퍼 컴퓨터의 도움으로 선별하여 소스가 두 번째 신호를 보낼 수 있는지 확인했습니다. Chatterjee에 따르면, 2 년 동안이 작업을 수행하고 아무것도 보지 못한 후에는 기대가 어두워졌지만“정기적 인 회전의 일부일뿐입니다. 만일을 대비하여 어쨌든 그것을 찾기 위해 몇 분 안에 넣었습니다.”
그리고 갑자기 그렇게, Scholz는 리피터를 발견했습니다. Chatterjee는이 발견은“놀랍고 끔찍한 일”이라고 말했다.“모든 사람들이 FRB가 반복되지 않는다는 것을 알고 있었기 때문에”놀랍고,이 버스트 중 하나조차 생산하는 데 필요한 가르 만 투안 에너지 때문에 끔찍한 일이었습니다. 아마도 5 억의 태양의 에너지를 방출하는 것보다 유일한 것은 아마도 다시 그것을하는 것입니다.
이 발견은이 특정 FRB에 대한 설명으로 이전에 제안 된 많은 모델을 즉시 죽였습니다. 스타의 죽어가는 플래시 또는 별이나 블랙홀의 합병과 같이 일회성 대격변을 추정 한 모든 모델이 나왔습니다. 그럼에도 불구하고, 많은 모델이 남아 있었고, 일부는 은하계의 출처를 가리키고 다른 모델은 멀리 떨어진 은하계에 있습니다.
리피터가 옵션을 좁히면서 Scholz는 소스를 추측하는 데 찌르고“초 이성적인 자석”은 초기 이메일로 매우 강력한 자기장을 가진 젊은 중성자 스타를 언급했습니다. Morgantown에있는 West Virginia University의 천체 물리학자인 Maura McLaughlin이 대답 한 첫 번째 사람은 다음과 같이 썼습니다.“와우 !!!!!!! 과도 불활성 라디오 마그네타는 나에게 바로 들린다.” 그것은 빠르게 가장 인기있는 이론이되었지만 유일한 이론은 아니었고 어려움이없는 이론은 아닙니다.
버스트의 진정한 본질을 밝히기 위해 과학자들은 출처의 위치를 파악해야했습니다. 그러나 그것은 쉽지 않았습니다. 처음에 FRB를 감지하려면 망원경이 해당 하늘의 영역을 직접 지적해야합니다. 이것은 지난 10 년 동안 26 명만 발견 된 이유를 설명 할 수 있습니다. 그러나 FRB가 감지 되더라도 과학자들은 망원경의 시야 내에서 그 기원을 정확히 지적 할 수 없습니다. 버스트를 현지화하려면 여러 망원경으로 파열을 감지하고 신호를 비교하여 정확한 위치를 결정해야합니다.
그러나 이제 리피터가 세 번째로 번쩍 거리는 경우 기회가있었습니다.
어둠 속에서 깜박입니다
Scholz가 약 40 명의 과학자로 구성된 팀에게 이메일을 보낸 후 몇 시간 만에 Pulsar Arecibo L-Band Feed Array Survey라는 프로젝트에 대한 공동 작업자-팀 구성원은 New Mexic의 27 개의 라디오 망원경 그룹 인 영화 Contact 에서 시간을 확보했습니다. . VLA는 버스트를 현지화하는 데 필요한 결합 된 측정을하기에 충분히 큽니다. 처음에 팀은 10 시간의 VLA 시간을 요청했으며, 그 동안 FRB 플래시를 잡기를 희망하면서 몇 밀리 초마다 코스모스의 관련 영역을 스캔 할 계획이었습니다. 공동 작업의 리더 중 한 사람인 Chatterjee는“초당 200 프레임으로 하늘의 영화를 만드는 것과 같습니다. "그리고 우리는이 영화를 10 시간 동안 만들었고 우리는 절대 아무것도 보지 못했습니다."
그들은 또 다른 40 시간의 VLA 시간을 넣었고, 무선 스펙트럼에서 스카이의 또 다른 영화를 초당 200 프레임으로 만들었습니다. 다시, 그들은 아무것도 보지 못했습니다. 걱정, 연구원들은 더 많은 시간을 구걸해야했습니다. 그들은 망원경에서 40 시간을 더 제공하도록 VLA 관리를 설득했습니다. 이번에는 첫 번째 테스트 실행 중에 플래시를 발견했습니다.
연구원 인 Casey Law는 실시간으로 VLA를 실시간으로 모니터링하는 Casey Law는 다른 팀에게 이메일로 썼습니다.
.리피터는 계속해서 8 번의 다시 나타납니다. 기괴하게, 버스트는 완전히 무작위 인 것처럼 보였다. 이전 관찰 중에 50 시간을 보지 못한 후, 팀은 이제 23 초 간격으로 신호의 "더블 버스트"를 포함하여 자주 발견했습니다.
반복 신호를 통해 팀은 소스를 현지화 할 수있었습니다. 1 월에 저널 자연에서보고 된 바와 같이 거의 모든 사람의 놀랍게도 버스트는 작은“난쟁이 불규칙한”은하에서 유래했으며, 이는 gigaparsec (30 억년이 넘는 광년)에 관한 것입니다. 이것은 신호의 강점과 빈번한 반복이 더욱 놀랍습니다. Chatterjee는“Gigaparsec에서 밝은 플래시를 감지하면 그와 관련된 많은 에너지가 있습니다. “각 이벤트와 관련된 에너지가 많을수록 반복을 설명하기가 더 어려워집니다. 기본적으로 배터리를 너무 빨리 충전하는 것은 무엇입니까?”
자석상 상상
2 월에 전문가들은 콜로라도 아스펜에서 열린 회의에서 회의에서 처음으로 FRBS에 대해 논의했습니다. 대부분의 천체 물리학 자들은 소스의 거리와 설정이 모두 마그네타라는 이론과 일치한다는 데 동의했습니다. 그것은 멀리 떨어진 곳에서 그러한 강력한 신호를 생산할 수있는 몇 안되는 후보 소스 중 하나입니다. Laura Spitler에 따르면, 독일 본에있는 스피터 버스트 (Spitler Burst)와 맥스 플랑크 라디오 천문학 연구소 (Max Planck For Radio Astronomy Institute for Radio Astronomy Institute)의 이름을 딴 마그네타는 일반적으로 타입 I Superluminous Supernovas라고 불리는 별 폭발로부터 형성됩니다. 이 사건들은 난쟁이 불규칙한 은하에서 불균형 적으로 발생하는데, 이는 우주를 채우는 가장 초기의 은하들과 비슷하다고 생각됩니다.
.빅뱅 (Big Bang) 이후 살고 죽었던 각각의 연속적인 세대의 별들은 양성자와 중성자를 더 무겁고 무거운 요소로 융합시켜 천문학 자들이 우주의“금속성”이라고 부르는 것을 증가시켰다. 그러나 난쟁이 불규칙한 은하는 우주가 어렸을 때부터 깨끗한 상태로 남아있는 가벼운 수소와 헬륨으로 형성되었을 가능성이 높습니다. 그들의 낮은 금속성은이 작은 은하들이 더 거대한 별을 생산할 수있게 해주 며, 아마도 거대한 별이 더 강한 자기장을 가지고 있기 때문에 폭발적인 죽음은 고도로 자화 된 중성자 별이나 마그네타를 남길 수 있습니다.
그러나 Columbia University의 Brian Metzger와 같은 Magnetar 지지자들은 그러한 괴물 FRB를 빠르게 연속적으로 방출하는 데 매우 특별한 마그네타가 필요하다는 것을 인정합니다. "이 속도로 수천 년 동안 중성자 스타가 파열되는 것은 빠르게 연료가 부족할 것"이라고 그는 말했다. 그의 가장 좋은 추측은 리피터가 아주 어린 자석이라는 것입니다. 아마도 100 세 미만입니다.
젊은 마그네타 이론이 옳다면-하나의 가능한 버전의 이야기에 따르면, 우리는 강력하고 매우 불안정한 자기장으로 클로킹 된 신생아의 초고속 중성자 별을 구상해야합니다. 이 마그네타는 또한 초신성 폭발로 인한 잔해 구름에 내장되어 있습니다. 신생아 마그네타의 자기장이 변하고 재구성 및 재 연결되면 주변 가스와 먼지 구름으로 에너지를 펌핑합니다. 이것은 차례로 에너지를 흡수하고 때때로 충격을 경험하여 갑자기 우주로 에너지를 버리는 것입니다.
이 이야기는 여전히 가상적이지만 천체 물리학 자들은지지하는 증거를 지적합니다. FRB는 무선 방출의 꾸준한 원천과 동일한 근처에서 나옵니다. 토론토 대학의 천체 물리학자인 브라이언 가엔더 (Bryan Gaensler)는이 잔해가 확장되면이 배경 신호의 특성이 바뀌어야한다고 말했다. "우리가 이런 일이 발생한다면, 그것은 젊은 마그네타 모델에 대한 더 많은 지원입니다."라고 그는 말했습니다. 또한 마그네타의 환경과 출생 과정에 대한 정보를 제공합니다. "
.그러나 Gaensler는 Magnetar 모델에 문제가 있다고 경고했습니다. 우선, 왜 우리는 지구에 훨씬 더 가까운 마그네타의 FRB를 보지 못했습니까? 예를 들어, 은하수의 Magnetar SGR 1806-20은 2004 년 12 월에 거대한 감마선 버스트를 제공했지만 FRB는 없었습니다. Gaensler는“그것이 리피터만큼 강력한 FRB를 생산했다면, 그 순간에 완전히 다른 방향을 가리키는 무선 망원경을 통해서도 그것을 보았을 것입니다.”
.다른 한편으로, 그는 아마도 마그네타가 좁은 빔이나 제트에서 FRB를 생산한다고 말했다. “그런 다음 빔이 우리를 향하게 할 때만 FRB 만 볼 수있었습니다. 아마도 SGR 1806-20은 항상 FRB를 생성하지만 다른 방향으로 가리 킵니다. 우리는 정말로 모른다.”
어느 쪽이든, 연구원들이 스피터 버스트와 관련된 꾸준한 라디오 소스를 어둡게하지 못하면, 전체 자석 이론이 천체 물리학 적 스크래프 피그에 대한 준비가 될 수 있습니다.
.떠 다니는 또 다른 아이디어는 FRB가 활성 은하 핵 또는 AGN에 의해 방출된다는 것입니다. AGN은 초대형 블랙홀에 의해 구동되는 것으로 생각되며, 그 중 다수는 FRB를 우주로 비울 수있는 제트기를 가지고 있습니다. 그러나이 이론은 덜 인기가 있다고 Metzger는 말했다.
다른 가능성이 있습니다. 네덜란드 라디오 천문학 연구소의 천체 물리학자인 에밀리 페트 로프 (Emily Petroff)는“새로운 이론이 계속 나타나고있다”고 말했다. "FRB에 관한 새로운 관찰 논문이 나올 때마다 그것을 설명하기 위해 서두르는 몇 가지 새로운 이론 논문이 있습니다. 이것은 현장이 천문학에서 이론보다 훨씬 앞서 나가기 때문에이 분야가 재미있을 수있는 재미있는 장소입니다."
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주요 질문 중 하나는 리피터가 모든 FRB를 대표하는지 여부입니다. 즉, 모든 FRB가 반복되는지 여부입니다. 그들이 모두 할 수는 있지만 대부분의 경우 첫 번째 가장 밝은 버스트 만 볼 수 있습니다. Chatterjee는“현재 데이터는 확고한 결론으로 이어질 수 없습니다.
가능성 배열
리피터는 답변을 전달한 것보다 더 많은 질문을 만들었을 것입니다. 더 많은 것을 알기 위해 과학자들은 더 많은 FRB와 더 많은 리피터가 필요합니다. 그들은 더 많은 버스트를 현지화하여 그들이 일반적으로 난쟁이 불규칙한 은하에 살고 있는지, 그리고 그들이 꾸준한 무선 소스와 함께 나타나는지 여부를 알기를 희망합니다. 그들은 또한 그 이론에 근거하여 예상대로 Spitler 파열 근처에서 꾸준한 무선 방출을 계속 모니터링 할 계획입니다.
.하나 이상의 천체 물리학 메커니즘이 FRB를 만들 수 있다는 것이 밝혀 질 수 있습니다. 제곱 킬로미터 어레이와 같은 다가오는 차세대 라디오 망원경은 세계 최대의 무선 망원경으로 예정되어 있으며 "가벼운 버킷"이라는 소형 망원경 제품군은 천문학자를 가능하게하는 데 도움이 될 것입니다. 가벼운 버킷은 반대쪽으로 투광 조명처럼 작용하여 거대한 하늘에서 무선 파도를 당깁니다. Gaensler에 따르면, 그들은 지난 10 년 동안 발견 된 것보다 하루 만에 더 많은 FRB를 발견하여 리피터를 찾고 신호를 현지화 할 수있는 충분한 기회를 제공해야합니다. Realfast라는 기능이 장착 된 VLA를 포함한 다른 미래 망원경은 반복되지 않더라도 FRB의 위치를 정확히 찾아 낼 수 있어야합니다. FRB의 위치에서 패턴이 나오고 기원이 분명해지면 과학자들은 신호를 사용하여 호스트 은하의 본질을 더 잘 이해하고 우주의 물질 분포를보다 정확하게지도하기를 희망합니다. 그들이 다른 우주 학적 거리에 앉아있는 FRB 비콘을 찾을 수 있다면, 라스 베이거스 네바다 대학의 천체 물리학자인 빙 장에 따르면, 우리와 플래시의 원천 사이의 광대 한 공허함에 퍼지는 물질의 양을 측정 할 수 있어야합니다. 이것은 우주가 클러스터와 공극으로 다소 꽉 쥐 었다는 시뮬레이션을 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그리고 연구원들은 우주에 퍼져있는 보이지 않는“암흑 물질”의 분포를 더 잘 다룰 수 있다고 Zhang은 덧붙였다.
Gaensler는“반복되는 FRB와의 돌파구는 정확한 위치를 측정 할 수 있다는 점에서 비롯되었습니다. 이제 과학자들은 점점 더 많은 버스트를 고정시키기를 간절히 원합니다. "결과와 진보는 장관이 될 것"이라고 그는 말했다
