Fast Radio Bursts (FRB) har fascinert astronomer helt siden den første ble oppdaget i 2007. Denne hendelsen ble kalt "Lorimer Burst" etter den oppdageren, Duncan Lorimer fra West Virginia University. I radioastronomi refererer dette fenomenet til forbigående radiopulser som kommer fra fjerne kosmologiske kilder, som vanligvis varer noen få millisekunder i gjennomsnitt.
Over to dusin hendelser er blitt oppdaget siden 2007, og forskere er fremdeles ikke sikre på hva som forårsaker dem - selv om teorier spenner fra eksploderende stjerner og sorte hull til pulsarer og magnetarer. Imidlertid, ifølge en ny studie av et team med kinesiske astronomer, kan FRB-er være knyttet til skorpe som dannes rundt "rare stjerner". I følge en modell de opprettet, er det sammenbruddet av disse skorpene som fører til høyt energiutbrudd som kan sees lysår unna.
Studien, med tittelen “Fast Radio Bursts from the Fall of Star Star Crusts”, dukket nylig opp i De Astrophysical Journal. Teamet ble ledet av Yue Zhang fra School of Astronomy and Space Science (SASC) ved Nanjing University og inkluderte 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 de uttaler i sin studie, har alle tidligere forsøk på å forklare FRB ikke vært i stand til å løse hvor disse merkelige fenomenene kommer fra. Dessuten er det ikke blitt oppdaget noen kolleger i andre bølgebånd for ikke-repeterende FRB-er så langt, og forskning på deres opprinnelse har blitt forvirret av studien om å gjenta FRB-er. Dette skyldes det faktum at førstnevnte ofte tilskrives katastrofale hendelser, som ikke er i stand til å gjenta.
Når det gjelder FRB-ene inkluderer disse katastrofale hendelsene “magnetar-kjempefeil, sammenbrudd av magnetiserte supramassive roterende nøytronstjerner, binære nøytronstjernefusjoner, binære hvite dvergsfusjoner, kollisjoner mellom nøytronstjerner og asteroider / kometer, kollisjoner mellom nøytronstjerner og hvite dverger, og fordampning av urbane sorte hull. ”
Alternativt, i tilfelle av de gjentatte FRB-ene, antyder forskjellige modeller at disse kan være forårsaket av "sterkt magnetiserte pulsarer som ferdes gjennom asteroide belter, nøytron stjernehvit dverg binær masseoverføring, og stjerneskjell av pulsarer." For studiens skyld foreslo teamet en ny modell der oppbygging og sammenbrudd av materie på visse typer nøytronstjerner (også kalt "rare stjerner") kunne forklare FRBs oppførsel. Som de forklarer:
"Det har blitt antatt at merkelig kvarkmateriale (SQM), et slags tett materiale sammensatt av tilnærmet like antall opp, ned og rare kvark, kan ha en lavere energi per baryon enn vanlig kjernefysisk materiale (for eksempel 56 Fe) så at det kan være den sanne grunntilstanden for hadronisk materie. Hvis denne hypotesen er riktig, kan nøytronstjerner (NS) faktisk være "rare stjerner".
I henhold til denne modellen bygger rare stjerner opp et lag med hadronisk (alias "normal") materiale på overflaten over tid. Etter hvert som disse SQM-stjernene anskaffer materie fra omgivelsene, blir skorpene deres tyngre og tyngre. Etter hvert fører dette til at jordskorpen kollapser, og etterlater en varm og bar underlig stjerne som blir en kraftig kilde til elektroner og positronpar.
Disse parene vil da bli frigjort sammen med store mengder magnetisk energi over en veldig kort tidsskala. Teamet antok videre at under en kollaps ville en brøkdel av magnetisk energi bli overført til polarhetteområdet til SQM-stjernene, der magnetfeltenergien frigjøres. Dette ville føre til at elektronene og positronene ble akselerert til ultra-relativistiske hastigheter, som deretter ville ekspandere langs magnetfeltlinjer for å danne et skall.
Utover en viss avstand fra stjernen vil det produseres sammenhengende utslipp i radioband som føder et FRB-arrangement. De teoretiserer også at det samme fenomenet kan gi opphav til repetisjon av FRB. En mulighet er at skorpen til en SQM-stjerne kan rekonstrueres over tid, og dermed gi mulighet for gjentatte hendelser. Det andre er at bare små seksjoner av skorpe kollapser til enhver tid, og dermed resulterer i gjentatte hendelser.
Som de konkluderer, vil det være behov for ytterligere studier før dette kan sies uansett:
På grunn av denne lange tidsperioden for rekonstruksjon, ser det ikke ut til at flere FRB-hendelser fra samme kilde vil skje i vårt scenario. Vår modell er dermed mer egnet for å forklare de ikke-gjentatte FRB-ene ... Vi må imidlertid også merke oss at under kollapsprosessen, hvis bare en liten del (i det polare hetteområdet) av jordskorpen faller ned på SQM-kjernen mens den andre delen av jordskorpen forblir stabil, da kan den ombygde tidsskalaen for jordskorpen reduseres markant, og det vil fortsatt være mulig å gjenta FRB-er.
En annen ting de hevder vil kreve nærmere undersøkelser er om kollapsen av en merkelig stjerneskorpe kan føre til annen elektromagnetisk stråling enn radiobølger. For øyeblikket vil eventuelle utslipp i røntgen- og gammastrålebåndene være for svake for at strømdetektorer kan observere. Av disse grunnene er det behov for ytterligere undersøkelser av FRB-kilder med mer sensitive instrumenter.
Disse inkluderer det kanadiske Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) teleskopet - som ligger i Penticton, British Columbia - og Square Kilometer Array (SQA) som for tiden er under bygging i Sør-Afrika og Australia. Disse fasilitetene, som er optimalisert for radioastronomi, forventes å avsløre mye mer om FRB-er og andre mystiske kosmiske fenomener.
