...N1R0...
Vote: 8
Những đợt sóng vô tuyến sáng, thoáng qua đến từ vùng lân cận của một thiên hà gần đó đang làm sâu sắc thêm một trong những bí ẩn lớn nhất của ngành thiên văn học. Các vụ nổ năng lượng lặp đi lặp lại dường như đến từ một nhóm sao cổ xưa được gọi là cụm sao cầu, nằm trong số những nơi cuối cùng mà các nhà thiên văn dự kiến sẽ tìm thấy chúng.
Thường có nguồn gốc cách xa hàng tỷ năm ánh sáng, các vụ nổ cực kỳ sáng, cực kỳ ngắn của sóng vô tuyến được gọi là vụ nổ vô tuyến nhanh, hoặc FRB, đã bất chấp lời giải thích kể từ khi chúng được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2007. Dựa trên các quan sát cho đến nay, các nhà khoa học đã phỏng đoán rằng các vụ nổ này được cung cấp năng lượng bởi các vật thể vũ trụ trẻ, tồn tại trong thời gian ngắn gọi là từ trường.
Nhưng một vụ nổ vô tuyến nhanh được phát hiện vào năm ngoái giờ đã được theo dõi từ một cụm sao cầu cách chúng ta khoảng 11,7 triệu năm ánh sáng, gần thiên hà xoắn ốc lân cận M81, theo một bài báo mô tả khám phá được đăng trên máy chủ in trước khoa học arXiv. Việc tìm thấy vụ nổ này giữa một cụm sao già giống như tìm một chiếc điện thoại thông minh được nhúng trong Stonehenge — việc quan sát không có ý nghĩa gì.
Bryan Gaensler, một nhà thiên văn học tại Đại học Toronto và là đồng tác giả của bài báo mới, đăng trên Twitter: “Đây chắc chắn không phải là nơi có các vụ nổ vô tuyến nhanh được mong đợi. "Chuyện gì đang xảy ra vậy?"
Các nhà khoa học đang đấu tranh để giải thích thuyết tương tự vũ trụ. Họ cũng đang tiến tới kết luận rằng có thể, giống như nhiều hiện tượng thiên thể khác, có nhiều cách để tạo ra một vụ nổ vô tuyến nhanh.
Nhà thiên văn học Shami Chatterjee của Đại học Cornell cho biết: “FRB có thể là — có thể — chỉ là hiện tượng chung này liên quan đến nhiều nguồn có thể xảy ra”.
Bright, fleeting blasts of radio waves coming from the vicinity of a nearby galaxy are deepening one of astronomy’s biggest mysteries. The repeating bursts of energy seem to be coming from an ancient group of stars called a globular cluster, which is among the last places astronomers expected to find them.
Often originating billions of light-years away, the extremely bright, extremely brief bursts of radio waves known as fast radio bursts, or FRBs, have defied explanation since they were first spotted in 2007. Based on observations to date, scientists surmised that the bursts are powered by young, short-lived cosmic objects called magnetars.
But a fast radio burst discovered last year has now been traced to a globular cluster about 11.7 million light-years away, near the neighboring spiral galaxy M81, according to a paper describing the discovery posted on the scientific preprint server arXiv. Finding this burst among a cluster of aging stars is kind of like finding a smartphone embedded in Stonehenge—the observation doesn’t make sense.
“This is definitely not a place fast radio bursts are expected to live,” Bryan Gaensler, an astronomer at the University of Toronto and a co-author of the new paper, posted on Twitter. “Just what is going on?”
Scientists are struggling to explain the cosmic anachronism. They’re also moving toward the conclusion that maybe, as with many other celestial phenomena, there are multiple ways to cook up a fast radio burst.
“FRBs might be—might be—just this generic phenomenon associated with a whole range of possible sources,” says Cornell University astronomer Shami Chatterjee, who studies the bursts but is not part of the discovery team.
Có chuyện gì đang xảy ra ở đây?
Các nhà khoa học lần đầu tiên phát hiện ra vụ nổ, được đặt tên là FRB 20200120E, vào tháng 1 năm 2020 bằng cách sử dụng kính thiên văn Thí nghiệm Lập bản đồ Cường độ Hydro (CHIME) của Canada, đã được chứng minh là một cỗ máy tìm kiếm FRB không ngừng. Khi CHIME trực tuyến vào năm 2017, các nhà khoa học đã biết có ít hơn 30 vụ nổ vô tuyến nhanh; bây giờ kính thiên văn đã nâng tổng số đó lên hơn một nghìn.
Giống như ít nhất hai chục vụ nổ đã biết, FRB 20200120E là một bộ lặp - một động cơ không gian tạo ra nhiều vụ nổ sóng vô tuyến có thể phát hiện được, thay vì phát nổ một lần rồi biến mất. Các vụ nổ của nó không sáng bằng những vụ nổ đến từ hàng tỷ năm ánh sáng, trong vũ trụ xa xôi, nhưng trong năm ngoái, chúng đã cho phép các nhà khoa học xác định vị trí của FRB trên bầu trời.
Từ đó, nhóm có thể cố gắng xác định một nguồn. Các phép đo về các vụ nổ cho thấy FRB 20200120E ở khá gần đó, vì vậy các nhà thiên văn học biết họ đang tìm kiếm một thứ gì đó ở địa phương, có lẽ ngay cả trong quầng sáng, dân cư thưa thớt của Dải Ngân hà. Sau đó, các nhà khoa học đã sử dụng một mạng lưới kính thiên văn vô tuyến được gọi là Mạng giao thoa kế đường cơ sở rất dài của châu Âu để xác định vị trí chính xác của vụ nổ.
Các tác giả viết trong bài báo mới: “Chúng tôi chứng minh một cách chắc chắn rằng FRB 20200120E được liên kết với một cụm sao cầu trong hệ thiên hà M81, do đó xác nhận rằng nó gần hơn 40 lần so với bất kỳ FRB ngoài thiên hà nào khác đã biết.
Chatterjee nói: “Việc giải thích điều đó là nơi mọi thứ trở nên rất, rất thú vị. "Rất khó để phù hợp với các mô hình hiện có."
Các cụm hình cầu là một số vật thể cổ xưa nhất trong vũ trụ có thể quan sát được. Chúng có tuổi đời hàng tỷ năm, ít nhất là bằng các thiên hà mà chúng quay quanh quỹ đạo, và có lẽ lâu đời hơn nhiều. Cho đến nay, các nhà khoa học nghi ngờ mạnh mẽ rằng các vụ nổ vô tuyến nhanh được tạo ra bởi một số vật thể nhỏ gọn nhất chưa từng được quan sát thấy - các nam châm, hoặc các xác sao cực từ tính, được tạo ra khi các ngôi sao trẻ, khối lượng lớn nổ và chết. Sau khi hình thành, xác sao siêu từ trường tồn tại hàng chục nghìn năm trước khi từ trường của nó phân rã, để lại một ngôi sao neutron bình thường hơn.
Nhưng theo những gì các nhà thiên văn học biết, những cụm sao cầu lấp lánh, dày đặc này không chứa các loại sao khó bền và sụp đổ thành nam châm.
Claire Ye, người nghiên cứu các cụm sao của Đại học Northwestern, cho biết: “Kiểu hình thành sao này đang diễn ra xung quanh vũ trụ, ngay cả trong thiên hà của chúng ta ở nhiều nơi, nhưng không phải trong các cụm sao cầu. "Nó giống như, wow, chuyện gì đang xảy ra ở đây vậy?"
What is happening here?
Scientists first spotted the burst, dubbed FRB 20200120E, in January 2020 using the Canada Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) telescope, which has proven to be a relentless FRB-finding machine. When CHIME came online in 2017, scientists knew of fewer than 30 fast radio bursts; now the telescope has boosted that total to well over a thousand.
Like at least two dozen known bursts, FRB 20200120E is a repeater—a space engine that produces multiple detectable blasts of radio waves, rather than exploding once and vanishing. Its bursts are not as bright as those coming from billions of light-years away, in the distant cosmos, but over the last year, they’ve allowed scientists to identify the FRB’s location in the sky.
From there, the team could attempt to identify a source. Measurements of the bursts suggested that FRB 20200120E was quite nearby, so astronomers knew they were hunting for something local, perhaps even within the Milky Way’s gassy, sparsely populated halo. Scientists then used a network of radio telescopes known as the European Very Long Baseline Interferometry Network to pinpoint the burst’s precise location.
“We conclusively prove that FRB 20200120E is associated with a globular cluster in the M81 galactic system, thereby confirming that it is 40 times closer than any other known extragalactic FRB,” the authors write in the new paper.
“The interpretation of that is where things get very, very interesting,” Chatterjee says. “It is very hard to fit into existing models.”
Globular clusters are some of the most ancient objects in the observable universe. They’re billions of years old, at least as old as the galaxies they orbit, and perhaps much older. Until now, scientists strongly suspected that fast radio bursts were produced by some of the youngest compact objects yet observed—magnetars, or extremely magnetic, flaring stellar corpses produced when young, massive stars explode and die. Once formed, the ultramagnetic stellar corpse lingers for tens of thousands of years before its magnetic field decays, leaving a more ordinary neutron star.
But as far as astronomers know, these sparkling, densely packed globular clusters don’t contain the kinds of tempestuous stars that collapse into magnetars.
“This type of star formation is happening all around the universe, even in our own galaxy in many places, but not in globular clusters,” says Northwestern University’s Claire Ye, who studies globular clusters. ”It’s like, wow, what is happening here?”
Các ngôi sao cực từ tính, cực dày đặc
Phải mất gần 15 năm để bắt đầu vén màn bí ẩn về các vụ nổ vô tuyến nhanh. Các giả thuyết ban đầu bao gồm các lỗ đen bốc hơi, các ngôi sao chết lóa, va chạm các vật thể dày đặc và vâng, thậm chí cả các công nghệ của người ngoài hành tinh (spoiler: it’s not Alins). Các manh mối khác, từ các cấu trúc quy mô nano bên trong các vụ nổ vô tuyến đến thời lượng và cường độ mili giây của chúng, cho thấy chúng phải được tạo ra bởi các vật thể cực kỳ dày đặc, nhỏ gọn.
Vì vậy, các nhà khoa học đã chuyển sang các vật thể như lỗ đen và sao neutron, những vật thể còn sót lại khi các ngôi sao lớn tự thổi thành từng bit trong siêu tân tinh. Sau đó, các quan sát cho rằng một số vụ nổ được sinh ra ở những vùng có từ trường cực lớn, càng cho thấy những tín hiệu bí ẩn này có thể đến từ các từ trường.
Sau đó, vào năm ngoái, một nam châm trong Dải Ngân hà đã tạo ra một vụ nổ vô tuyến giống như một FRB. Vụ nổ có vẻ yếu ớt hơn một chút so với vụ nổ cực mạnh đến từ nửa vũ trụ, nhưng các nhà khoa học tin rằng họ đã đi đúng hướng.
Brian Metzger của Đại học Columbia và Viện Flatiron cho biết: “Mô hình mà FRB đến từ nam châm đã tồn tại khá lâu kể từ khi chúng tôi nhìn thấy vụ nổ giống như FRB từ nam châm thiên hà”. "Bạn đã có một tình huống mà cả các nhà lý thuyết và các nhà quan sát đều khá hài lòng với từ trường."
Nhưng điều đó không kéo dài. Với việc phát hiện ra FRB 20200120E, các nhà thiên văn học giờ đây cần phải tìm ra cách các từ trường có thể hình thành và tồn tại trong các cụm sao cầu, hoặc họ cần tìm ra cách một quần thể các ngôi sao cực kỳ già cỗi, yên tĩnh có thể tạo ra những vụ nổ mạnh như vậy. Không phải là một vấn đề dễ dàng để giải quyết.
Extremely magnetic, ultra-dense stars
It’s taken nearly 15 years to begin untangling the mystery of fast radio bursts. Initial hypotheses included evaporating black holes, flaring dead stars, colliding dense objects, and yes, even alien technologies (spoiler: it’s not aliens). Further clues, from nano-scale structures within the radio bursts to their millisecond duration and intensity, suggested they must be produced by extremely dense, compact objects.
So, scientists turned to objects such as black holes and neutron stars, which are left over when massive stars blow themselves to bits in supernovae. Later, observations suggested that some bursts are born in regions with extreme magnetic fields, further suggesting these mysterious signals could come from magnetars.
Then, last year, a magnetar within the Milky Way produced a radio burst resembling an FRB. The blast was a bit wimpier than the extremely powerful bursts coming from a half a universe away, but scientists were convinced they were on the right track.
“The paradigm that FRBs come from magnetars has taken on quite a life since we saw the FRB-like burst from the galactic magnetar,” says Brian Metzger of Columbia University and the Flatiron Institute. “You had a situation where both the theorists and the observers were pretty happy with magnetars.”
But that didn’t last long. With the discovery of FRB 20200120E, astronomers now need to figure out how magnetars might arise and survive in globular clusters, or they need to figure out how a population of extremely old, quiet stars can generate such powerful blasts. Neither is an easy problem to solve.
Giải thích hợp lý
Trong khi các nhà thiên văn học không nghĩ rằng các cụm sao cầu có chứa nam châm, các loại xác sao khác sẽ rất phong phú. Sao lùn trắng, được hình thành khi các ngôi sao giống như mặt trời bay lên thành những sao khổng lồ đỏ và chết đi, và các sao neutron, được hình thành bởi các siêu tân tinh lớn hơn, có thể được tạo ra sớm trong thời kỳ tồn tại của các cụm cổ xưa này.
Có lẽ từ trường có thể phát sinh khi hai ngôi sao neutron va chạm và hợp nhất, khi hai ngôi sao lùn trắng va chạm và hợp nhất, hoặc khi một ngôi sao lùn trắng với một ngôi sao đồng hành quay quanh đánh cắp khối lượng lớn đến mức nó sụp đổ thành một ngôi sao neutron mới sinh. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có ai nhìn thấy một nam châm được hình thành theo những cách này.
Đại học Northwestern's Ye cho rằng chúng ta cần xem xét các cách khác để có thể hình thành các nam châm trong các cụm này và khám phá cách các ngôi sao khác có thể cung cấp năng lượng cho các vụ nổ vô tuyến nhanh. Ngoài ra, cô ấy nói, điều quan trọng là phải thu thập thêm thông tin về cụm cụ thể này để xem điều gì khác có thể tạo ra các vụ nổ kinh hoàng.
“Các cụm hình cầu là khác nhau,” cô nói. "Một số dày đặc hơn, một số ít dày đặc hơn, và trong các cụm khác nhau, bạn sẽ thấy các kết quả khác nhau."
Metzger cũng lưu ý rằng có thể tạo ra thứ gì đó trông giống như một vụ nổ vô tuyến nhanh trong điều kiện không có nam châm. Hai ngôi sao neutron quay xung quanh nhau có thể tạo ra các vụ nổ giống như các vụ nổ vô tuyến nhanh, cũng như các đĩa hỗn loạn của vật chất xoay quanh các lỗ đen đôi khi tạo ra phản lực và pháo sáng. “Tôi hơi có xu hướng nghĩ rằng có thứ gì đó khác ngoài nam châm đang diễn ra ở đây,” anh nói.
Chatterjee đồng ý, nói thêm rằng “có thể một số phần nhỏ FRB không liên quan đến từ trường, nhưng thay vào đó có liên quan đến một số loại hiện tượng phản lực lỗ đen.”
Có lẽ các vụ nổ vô tuyến nhanh được hình thành thông qua nhiều con đường - giống như vụ nổ tia gamma, điều này đã khiến các nhà thiên văn bối rối trong nhiều thập kỷ sau khi lần đầu tiên được phát hiện bởi một vệ tinh quân sự vào những năm 1960. Bây giờ, chúng ta biết rằng cả sao siêu mới và sao neutron va chạm mạnh đều có thể tạo ra những tia gamma có năng lượng cực lớn này.
Plausible explanations
While astronomers don’t think globular clusters contain magnetars, other types of stellar corpses should be plentiful. White dwarfs, which are formed when sun-like stars balloon into red giants and die, and neutron stars, formed by larger supernovae, can be created early in the lives of these ancient clusters.
Perhaps magnetars can arise when two neutron stars collide and merge, when two white dwarfs collide and merge, or when a white dwarf with an orbiting companion star steals so much mass that it collapses into a newborn neutron star. So far, however, no one has seen a magnetar formed in these ways.
Northwestern University’s Ye thinks we need to look at other ways to possibly form magnetars in these clusters, and to explore how other stars could power fast radio bursts. As well, she says, it's crucial to gather more information about this particular cluster to see what else could be creating the epic blasts.
“Globular clusters are different,” she says. “Some are denser, some are less dense, and in different clusters you will see different outcomes.”
Metzger also notes that it should be possible to generate something that looks like a fast radio burst in the absence of magnetars. Two neutron stars whirling around one another could generate outbursts that resemble fast radio bursts, as could turbulent disks of material swirling around black holes that occasionally produce jets and flares. “I’m a little more inclined to think there’s something other than magnetars going on here,” he says.
Chatterjee agrees, adding that “maybe some fraction of FRBs are not related to magnetars, but are instead related to some sort of black hole jet phenomenon.”
Perhaps fast radio bursts are formed through multiple pathways—kind of like gamma-ray bursts, which confounded astronomers for decades after initially being discovered by a military satellite in the 1960s. Now, we know that both powerful supernovae and colliding neutron stars can produce these immensely energetic flashes of gamma rays.
nguồn: Here
Những bài khác về vũ trụ:
Lý thuyết phổ biến nhất về nguồn gốc vũ trụ
2021-08-22T02:17:06Z
EmmaFelton_2k9 | Vote: 01 vote nha bn
2021-08-22T04:44:58Z
Thang489818 | Vote: 0cảm ơn bạn đã cho mình biết thêm nha
2021-08-23T10:32:13Z
a.lovely.firefly | Vote: 0hay lém, 1 vote cho bn, bn làm về chủ đề này nhiều nhé, mik ủng hộ
bn vào đây ủng hộ mik nha
2021-08-24T03:28:02Z