Szybkie wybuchy radiowe (FRB) fascynują astronomów od momentu wykrycia pierwszego z nich w 2007 roku. Wydarzenie to nazwano „Wybuchem Lorimera” po odkryciu odkrywcy Duncana Lorimera z West Virginia University. W radioastronomii zjawisko to odnosi się do przejściowych impulsów radiowych pochodzących z odległych źródeł kosmologicznych, które zwykle trwają średnio kilka milisekund.
Od 2007 r. Odkryto ponad dwa tuziny wydarzeń, a naukowcy wciąż nie są pewni, co je powoduje - chociaż teorie obejmują wybuchające gwiazdy i czarne dziury, pulsary i magnetary. Jednak według nowego badania zespołu chińskich astronomów FRB mogą być powiązane ze skorupami tworzącymi się wokół „dziwnych gwiazd”. Według modelu, który stworzyli, to zapadnięcie się tych skorup prowadzi do wybuchów wysokoenergetycznych, które można zobaczyć w odległości lat świetlnych.
Badanie, zatytułowane „Szybkie wybuchy radiowe po upadku dziwnych skorup gwiezdnych”, pojawiło się niedawno w The Astrophysical Journal. Zespołem kierował Yue Zhang ze School of Astronomy and Space Science (SASC) na Uniwersytecie Nanjing, w skład którego wchodzili Jin-Jun Geng i Yong-Feng Huang - postdoc i profesor z SASC oraz Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics ( również na Uniwersytecie Nanjing).
Jak stwierdzili w swoich badaniach, wszystkie poprzednie próby wyjaśnienia FRB nie były w stanie rozwiązać, skąd pochodzą te dziwne zjawiska. Co więcej, jak dotąd nie wykryto żadnych odpowiedników w innych zakresach fal dla niepowtarzalnych FRB, a badania nad ich pochodzeniem zostały zakłócone badaniem powtarzających się FRB. Wynika to z faktu, że te pierwsze są często przypisywane katastroficznym zdarzeniom, których nie można powtórzyć.
W przypadku FRB te katastroficzne zdarzenia obejmują „magnetyczne olbrzymie rozbłyski, upadki namagnesowanych supramasywnych wirujących gwiazd neutronowych, podwójnych połączeń gwiazd neutronowych, podwójnych połączeń białych karłów, zderzeń gwiazd neutronowych i asteroid / komet, zderzeń gwiazd neutronowych i białych krasnoludki i odparowanie pierwotnych czarnych dziur. ”
Alternatywnie, w przypadku powtarzających się FRB, różne modele sugerują, że mogą one być spowodowane przez „silnie namagnesowane pulsary przemieszczające się przez pasy planetoid, binarny transfer masy podwójnej masy neutron-biały karzeł i trzęsienia gwiazd pulsarów”. Na potrzeby badań zespół zaproponował nowy model, w którym gromadzenie się i zapadanie się materii na niektórych rodzajach gwiazd neutronowych (czyli „dziwnych gwiazd”) może wyjaśniać zachowanie FRB. Jak wyjaśniają:
„Przypuszczono, że dziwna materia kwarkowa (SQM), rodzaj gęstego materiału złożonego z w przybliżeniu jednakowej liczby w górę, w dół i dziwnych kwarków, może mieć niższą energię na baryon niż zwykła materia jądrowa (np. 56 Fe), więc że może to być prawdziwy stan podstawowy materii hadronowej. Jeśli ta hipoteza jest prawidłowa, wówczas gwiazdy neutronowe (NS) mogą faktycznie być „dziwnymi gwiazdami”.
Według tego modelu dziwne gwiazdy z czasem tworzą na swojej powierzchni warstwę materii hadronowej (zwanej „normalną”). Gdy te gwiazdy SQM wydzielają materię ze swojego środowiska, ich skorupy stają się coraz cięższe. W końcu prowadzi to do zapadnięcia się skorupy, pozostawiając gorącą i nagą dziwną gwiazdę, która staje się potężnym źródłem elektronów i par pozytonów.
Pary te byłyby następnie uwalniane wraz z dużymi ilościami energii magnetycznej w bardzo krótkim czasie. Zespół wysunął ponadto hipotezę, że podczas zapaści część energii magnetycznej zostanie przeniesiona do regionu czapy polarnej gwiazd SQM, gdzie uwalniana jest energia pola magnetycznego. Spowodowałoby to przyspieszenie elektronów i pozytonów do prędkości ultrarelatywistycznych, które następnie rozszerzyłyby się wzdłuż linii pola magnetycznego, tworząc powłokę.
Poza pewną odległością od gwiazdy powstanie spójna emisja w pasmach radiowych, co spowoduje wydarzenie FRB. Teoretyzują także, że to samo zjawisko może prowadzić do powtarzania się FRB. Jedną z możliwości jest to, że skorupa gwiazdy SQM może zostać zrekonstruowana w czasie, umożliwiając w ten sposób powtarzające się zdarzenia. Po drugie, tylko małe fragmenty skorupy zapadają się w danym momencie, co powoduje powtarzające się zdarzenia.
Jak podsumowują, potrzebne będą dalsze badania, zanim będzie to możliwe w obu przypadkach:
Ze względu na długi czas rekonstrukcji, wiele zdarzeń FRB z tego samego źródła wydaje się mało prawdopodobne w naszym scenariuszu. Nasz model jest zatem bardziej odpowiedni do wyjaśniania powtarzających się FRB… Należy jednak zauważyć, że podczas procesu zapadania się, jeśli tylko niewielka część (w obszarze kapelusza polarnego) skorupy spada na rdzeń SQM, podczas gdy druga część skorupy pozostaje stabilny, wówczas odbudowany czas dla skorupy można znacznie skrócić, a powtarzanie FRB byłoby nadal możliwe.
Kolejną rzeczą, która, jak twierdzą, będzie wymagała dalszych badań, jest to, czy upadek skorupy dziwnej gwiazdy może spowodować promieniowanie elektromagnetyczne inne niż fale radiowe. W chwili obecnej wszelkie emisje w pasmach rentgenowskich i gamma byłyby zbyt słabe, aby mogły je zaobserwować detektory prądu. Z tych powodów konieczne są dalsze badania źródeł FRB za pomocą bardziej wrażliwych instrumentów.
Należą do nich teleskop kanadyjski eksperymentu mapowania intensywności wodoru (CHIME) - znajdujący się w Penticton, Kolumbia Brytyjska - oraz tablica kilometrów kwadratowych (SQA) obecnie w budowie w Południowej Afryce i Australii. Oczekuje się, że obiekty zoptymalizowane pod kątem radioastronomii ujawnią znacznie więcej na temat FRB i innych tajemniczych zjawisk kosmicznych.
