Fast Radio Bursts (FRB) har fascineret astronomer lige siden den første blev opdaget i 2007. Denne begivenhed blev navngivet “Lorimer Burst” efter den opdager, Duncan Lorimer fra West Virginia University. I radioastronomi henviser dette fænomen til kortvarige radioimpulser, der kommer fra fjerne kosmologiske kilder, der typisk varer et par millisekunder i gennemsnit.
Over to dusin begivenheder er blevet opdaget siden 2007, og forskere er stadig ikke sikker på, hvad der forårsager dem - skønt teorier spænder fra eksploderende stjerner og sorte huller til pulsarer og magnetarer. Ifølge en ny undersøgelse fra et team af kinesiske astronomer kan FRB'erne dog være knyttet til skorpe, der dannes omkring "mærkelige stjerner". I henhold til en model, de oprettede, er det sammenbruddet af disse skorpe, der fører til burst-energier med høj energi, der kan ses lysår væk.
Undersøgelsen med titlen "Fast Radio Bursts from the Strange Star Crusts sammenbrud" dukkede op for nylig i Det Astrofysisk tidsskrift. Holdet blev ledet af Yue Zhang fra School of Astronomy and Space Science (SASC) ved Nanjing University og inkluderede Jin-Jun Geng og Yong-Feng Huang - en postdoc og professor fra SASC og Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics ( også ved Nanjing University).
Som det fremgår af deres undersøgelse, har alle tidligere forsøg på at forklare FRB'er ikke været i stand til at løse, hvor disse mærkelige fænomener kommer fra. Der er desuden ikke fundet nogen kolleger i andre bølgebånd for ikke-gentagne FRB'er indtil videre, og forskning i deres oprindelse er blevet forvirret af undersøgelsen af gentagne FRB'er. Dette skyldes, at førstnævnte ofte tilskrives katastrofale begivenheder, som ikke er i stand til at gentage.
For FRB'erne inkluderer disse katastrofale begivenheder ”magnetiske gigantfluer, sammenbrud af magnetiserede supramassive roterende neutronstjerner, binære neutronstjernefusioner, binære hvide dværgfusioner, kollisioner mellem neutronstjerner og asteroider / kometer, kollisioner mellem neutronstjerner og hvide dværge og fordampning af urbane sorte huller. ”
Alternativt i tilfælde af de gentagne FRB'er antyder forskellige modeller, at disse kunne være forårsaget af "stærkt magnetiserede pulsarer, der rejser gennem asteroide bælter, neutron stjernehvid dværg binær masseoverførsel og stjerneskælv af pulsarer." Af hensyn til deres undersøgelse foreslog teamet en ny model, hvor opbygning og sammenbrud af stof på bestemte typer neutronstjerner (også kaldet "mærkelige stjerner") kunne forklare FRB'ers opførsel. Som de forklarer:
”Det er blevet antaget, at underligt kvarkmateriale (SQM), et slags tæt materiale sammensat af omtrent lige store antal op, ned og mærkelige kvark, kan have en lavere energi pr. Baryon end almindeligt nukleart stof (såsom 56 Fe), så at det kan være den rigtige grundtilstand for hadronisk sag. Hvis denne hypotese er korrekt, kan neutronstjerner (NS'er) faktisk være 'mærkelige stjerner'.
I henhold til denne model bygger underlige stjerner op et lag af hadronisk (alias "normalt") stof på deres overflade over tid. Efterhånden som disse SQM-stjerner hævder stof fra deres miljø, bliver deres skorpe tungere og tungere. Til sidst fører dette skorpen til at kollapse, hvilket efterlader en varm og bare underlig stjerne, der bliver en kraftig kilde til elektroner og positronpar.
Disse par frigives derefter sammen med store mængder magnetisk energi over en meget kort tidsskala. Holdet antog yderligere, at under en sammenbrud ville en brøkdel af magnetisk energi blive overført til polarhætteområdet for SQM-stjernerne, hvor magnetfeltenergien frigives. Dette ville medføre, at elektronerne og positronerne accelereres til ultra-relativistiske hastigheder, som derefter ville ekspandere langs magnetfeltlinier for at danne en skal.
Ud over en bestemt afstand fra stjernen produceres en sammenhængende emission i radiobånd, der føder en FRB-begivenhed. De teoretiserer også, at det samme fænomen kunne give anledning til gentagne FRB'er. En mulighed er, at en SQM-stjernes skorpe kunne rekonstrueres over tid og således muliggøre gentagne begivenheder. Det andet er, at kun små sektioner af skorpe kollapser på ethvert givet tidspunkt, hvilket resulterer i gentagne begivenheder.
Som de konkluderer, er der behov for yderligere undersøgelser, før dette kan siges på begge måder:
På grund af denne lange tidsplan for genopbygning synes flere FRB-begivenheder fra samme kilde ikke sandsynligvis at ske i vores scenarie. Vores model er således mere velegnet til at forklare de ikke-gentagne FRB'er ... Vi skal dog også bemærke, at under sammenbrudsprocessen, hvis kun en lille del (i det polære hætteområde) af skorpen falder ned på SQM-kernen, mens den anden del af skorpen forbliver stabil, så kan den ombyggede tidsplan for skorpen reduceres markant, og gentagelse af FRB'er ville stadig være muligt.
En anden ting, som de hævder, vil kræve yderligere undersøgelse, er, om sammenbruddet af en mærkelig stjerneskorpe kan resultere i anden elektromagnetisk stråling end radiobølger. På nuværende tidspunkt ville eventuelle emissioner i røntgen- og gammastrålebåndene være for svage til, at strømdetektorer kan observere. Af disse grunde er der behov for yderligere undersøgelser af FRB-kilder med mere følsomme instrumenter.
Disse inkluderer det canadiske Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) teleskop - beliggende i Penticton, British Columbia - og Square Kilometre Array (SQA), der i øjeblikket er under opførelse i Sydafrika og Australien. Disse faciliteter, der er optimeret til radioastronomi, forventes at afsløre meget mere om FRB'er og andre mystiske kosmiske fænomener.
