For første gang har astronomer opdaget den svage radio efterglød af en spøgelseseksplosion - en slags kosmisk sonisk boom - muligvis resultatet af en underlig slags gamma-ray burst.
Kunstnerens koncept om en gammastråle brast efter en massiv eksplosion af en stjerne. De to stråler af gammastråler er vanskelige at detektere, medmindre en af dem er orienteret mod Jorden. En sådan stærk begivenhed menes at være årsagen til "spøgelses" -eksplosionen, hvor en svag "radioglød" stadig kan opdages længe efter selve begivenheden. Billede via NRAO.
Universet er tilsyneladende et meget stille sted, hvor ingen kan høre dig skrige. Men det betyder heller ikke, at det er kedeligt inaktivt. Faktisk kan universet være meget kaotisk - voldsomt selv - for eksempel når stjerner eksploderer i supernovas. Normalt er sådanne forekomster temmelig iøjnefaldende af natur. Disse eksplosive udbrud af gas og støv kan ses i mange lysår. Men nu har astronomer fundet det første bevis for en noget anden slags stjernekatastrofe - en uset ”spøgelse” -eksplosion, der opstod tilbage i 1990'erne og derefter falmede næsten ud af eksistensen i tiden siden da, hvilket kun efterlod en svag spøgelseslig efterglød i dag .
De nye fund blev offentliggjort i en peer-reviewet artikel i The Astrophysical Journal Letters den 4. oktober 2018.
Astronomer fandt opdagelsen, mens de søgte gennem data fra den første observationsepoke for VLA Sky Survey i slutningen af 2017. Eksplosionshændelsen - kendt som FIRST J141918.9 + 394036 - er også blevet omtalt som en slags kosmisk sonisk boom, og menes at have været det, der kaldes en forældreløs efterglød, hvor et kraftigt gammastråle-burst (GRB) blev genereret ved sammenbruddet af en massiv stjerne i en galakse næsten 300 millioner lysår fra Jorden.
Hvis dette skete, kollapset stjernen i processen i enten en tæt stjerne kaldet en magnetar, eller mere sandsynligt, et sort hul.
Det er radio efterglød af den første eksplosion, der var blevet opdaget, selvom den nu næsten var forsvundet. Denne GRB kunne imidlertid ikke detekteres med et gammastråleteleskop, ligesom typiske GRB'er. Som Casey Law, en assisterende forskningsastronom ved University of California, forklarede Berkeley:
Vi mener, at vi er de første til at finde beviser for gammastråle-bursts, der ikke kunne opdages med et gammastrålekeskop. Disse er kendt som ”forældreløse” gamma-ray bursts, og mange flere sådanne forældreløse GRB'er forventes i nye radioundersøgelser, der nu er i gang.
Serie af radiobilleder af FIRST J1419 + 3940, der viser dets gradvise falmning fra 1993 til 2017. Billede via Law et al./Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF.
Bryan Gaensler ved University of Toronto, en medforfatter til det nye papir, tilføjede:
Dette er første gang nogen har været i stand til at fange den soniske boom efter en usynlig GRB-eksplosion. I fortiden har folk enten set eksplosionen og derefter set bommen, eller ved en eller to lejligheder har man set bommen og så set tilbage og gendannet eksplosionen efter faktum. Men her har vi set bommen, og alligevel ser den foregående eksplosion ud til at mangle fuldstændigt set fra Jorden.
FØRSTE J141918.9 + 394036 er meget langt væk, beliggende i en dværg galakse 284 millioner lysår fra Jorden, hvilket sandsynligvis er en god ting. Det bor i en region, hvor der stadig fødes nye stjerner, som det bemærkes af loven:
Dette er en lille galakse med aktiv stjernedannelse, der ligner andre, hvor vi har set den type GRB'er, der resulterer, når en meget massiv stjerne eksploderer.
Normalt i en GRB skal kilden til gammastrålerne - en relativistisk stråle af materiale, der kommer ud af den eksplosive fusion - pege direkte på Jorden for at blive opdaget. Det anslås, at kun cirka en ud af hver 100 GRB kan ses fra Jorden ved hjælp af NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope. I henhold til lov:
GRB'er udsender deres gammastråler i snævert fokuserede bjælker. I dette tilfælde tror vi, at bjælkerne blev peget væk fra Jorden, så gammastråle-teleskoper ikke så denne begivenhed. Det, vi fandt, er radioemissionen fra eksplosionens efterspørgsel, der handler over tid meget, som vi forventer for en GRB.
Animation af billeder fra 1993 til 2017, der viser radioemissionen fra den "forældreløse" gammastråle, falmende med tiden.
Billede via Law et al./Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF.
Det nye spøgelses GRB skønnes at have været 50 gange lysere i 1993 end det er i dag.
Så hvad forårsager disse eksplosioner i første omgang? Law mener, at de er gået forud for enten fusionen mellem to meget store stjerner - neutronstjerner - eller døden af en enkelt, massiv stjerne, der producerer en hurtigt spinding og stærkt magnetiseret neutronstjerne kendt som en magnetar. Eksplosionen udsender intense radiobølger, der gradvis falmer væk; magnetar vil derefter spin ned og undertiden udsende hurtige radio bursts (FRB'er), som i sig selv er et unikt og forvirrende fænomen. Hvis det var en enkelt stjerne, der eksploderede, kan det have været mere end 40 gange massen af vores sol.
FØRSTE J141918.9 + 394036 blev først set som et lyspunkt i en radioundersøgelse af himlen, der blev udført i de tidlige 1990'ere af Karl G. Jansky radiostation i Very Large Array i New Mexico. Det er nu meget svagere og kan kun detekteres ved store radioteleskoper. Som bemærket ved lov:
Vi tænkte, ”det var underligt.” Dets højeste lysstyrke i 90'erne var ganske høj, så det var en stor, stor ændring: omkring en faktor på 50 reduktion i lysstyrke. Vi gennemgik dybest set hver radioundersøgelse, hvert radiodatasæt, vi kunne finde, hvert arkiv i verden for at dele historien om, hvad der skete med denne ting.
Vi sammenlignede billeder fra gamle kort over himlen og fandt en radiokilde, der ikke længere var synlig i dag i VLASS. Når man ser på radiokilden i andre gamle data, viser det, at den levede i en relativt nærliggende galakse, og tilbage i 1990'erne var den lige så lysende som de største kendte eksplosioner, gammastråler.
Radio-observatoriet Karl G. Jansky Very Large Array i New Mexico, der blev brugt til at opdage ”spøgelse” -eksplosionen. Billede via NRAO / AUI / NSF.
Law og hans kolleger opdagede senere 10 andre sæt radioobservationer af det samme himmelområde i stjernebilledet Boötes, der gjorde det muligt for dem at spore objektets udseende og forsvinden. De første radioemissioner fra eksplosionen nåede sandsynligvis Jorden i 1992 eller 1993, skønt ikke faktisk den første opdaget indtil 1994.
Loven håber at finde mange flere eksempler på lignende spøgelseseksplosioner i de kommende år.
En del af historien handler om, hvor meget af himlen, der ændrer sig, selv i denne lange tidsskala, og hvor svært det er at teste det. Det handler også delvist om værdien af nye datavidenskabelige teknikker. At trække oplysninger fra disse rige og forskellige datasæt hjælper os med at udføre god videnskab.
Nederste linje: Denne "spøgelses" -eksplosion er den første af sin art, der opdages af astronomer, og vil hjælpe forskere med bedre at forstå eksotiske kosmiske fænomener som GRB'er, FRB'er og stjernernes evolution generelt.
Kilde: Opdagelse af den lysende, årtier, ekstragalaktisk radiotransient FIRST J141918.9 + 394036
via Berkeley News og University of Toronto og NRAO