빠른 라디오 폭발의 이상한 미스터리를 풀어보세요

이 연구는 ATA와 같은 고유한 기능을 갖춘 새로운 망원경이 FRB 과학의 뛰어난 미스터리에 대한 새로운 각도를 제공할 수 있음을 입증합니다.

SETI 연구소 과학자 팀이 FRB(고속 전파 폭발)로 알려진 우주 미스터리에 대한 새로운 통찰력을 공개했습니다. SETI 연구소의 Allen Telescope Array(ATA)에서 수행된 FRB 20220912A의 반복에 대한 발견과 상세한 관찰을 통해 이러한 우주 신호의 특성이 밝혀졌습니다.

FRB는 깊은 우주에서 나오는 짧고 강렬한 전파의 섬광입니다. 대부분은 한 번만 발생하지만 일부 “반복기”는 신호를 두 번 이상 보내므로 해당 신호의 출처에 대한 이해가 더욱 흐려집니다. 541시간 동안 관찰하는 동안 연구원들은 중계기 FRB 20220912A에서 35개의 빠른 무선 폭발을 감지했습니다. ATA를 사용한 관찰은 광범위한 무선 주파수를 다루었으며 흥미로운 패턴을 드러냈습니다. 35개 FRB는 모두 주파수 스펙트럼의 하단에서 발견되며 각각 고유한 에너지 특성을 가지고 있습니다.

FRB 20220912A의 모든 버스트에 대한 동적 스펙트럼(또는 “계단식” 패턴)은 Allen 망원경 배열, 주파수 평균 펄스 프로필 및 시간 평균 스펙트럼을 사용하여 감지되었습니다.
시계열 플롯의 빨간색 음영 영역은 특정 하위 버스트의 기간을 나타내며 빨간색 수직선은 인접한 하위 버스트의 경계를 표시합니다. 크레딧: SETI 연구소

SETI 연구소 관찰에서 얻은 통찰력

NSF MPS-Ascend 박사후 연구원이자 수석 저자인 SETI 연구소의 Sofia Shaikh 박사는 “이 연구는 알려진 FRB 특성에 대한 확인과 몇 가지 새로운 특성의 발견을 제공하기 때문에 매우 흥미롭습니다.”라고 말했습니다. “우리는 예를 들어 마그네타와 같은 극한 물체로 빠른 전파 폭발의 원인을 좁히고 있지만 기존 모델은 지금까지 관찰된 모든 특성을 설명할 수 없습니다. ATA로 수행된 최초의 FRB 연구에 참여하게 되어 기뻤습니다. 이 연구는 ATA와 같은 고유한 기능을 갖춘 새로운 망원경이 FRB 과학의 뛰어난 미스터리에 대한 새로운 각도를 제공할 수 있음을 입증합니다.

최근 저널에 게재된 자세한 결과 왕립천문학회 월간 공지 (MNRAS)는 FRB의 흥미로운 동작을 표시합니다. 이러한 모호한 신호는 주파수의 하향 이동, 대역폭과 중심 주파수 간의 연결, 시간에 따른 버스트 지속 시간의 변화를 보여줍니다. 연구팀은 또한 이전에 보고되지 않은 사실을 발견했습니다. 두 달 동안 관찰하는 동안 폭발의 중심 빈도가 눈에 띄게 감소하여 예상치 못한 우주 활공 휘파람이 드러났습니다.

FRB 20220912A 데이터세트의 두 가지 매개변수인 중심 주파수와 대역폭은 캠페인 시작부터 끝까지(약 60일 기간) 수정율리우스력 날짜(MJD)로 시간에 따라 표시됩니다. 패널 a)는 캠페인 과정에서 FRB의 중심 빈도가 감소함을 나타냅니다(아래 파란색으로 표시된 적합성 및 비모수적 LOWESS 지침의 잔차 포함). 패널 b)는 시간이 지남에 따라 대역폭이 동일하게 감소하는 것을 보여줍니다. 크레딧: SETI 연구소

또한 연구원들은 이러한 관찰을 사용하여 가장 밝은 FRB 20220912A의 티핑 포인트를 예측하여 전체 우주 신호 속도에 대한 기여를 나타냅니다. 사실, 이 특정 물체는 관측 중에 하늘에서 발생한 강력하고 빠른 전파 폭발의 작은 부분을 담당했습니다.

이 연구는 또한 버스트 시퀀스의 시간적 패턴을 조사하여 빠른 무선 버스트 내 및 버스트 사이의 반복을 찾았습니다. 이러한 천체 현상의 예측 불가능성을 강조하는 명확한 패턴은 발견되지 않았습니다.

Allen 망원경 배열의 역할

이 작업은 빠른 무선 폭발의 미스터리를 풀 때 ATA가 수행하는 중요한 역할을 보여줍니다. ATA는 간격이 넓은 경우에도 동시에 많은 수의 주파수 채널을 녹음할 수 있는 고유한 기능을 갖추고 있습니다. 예를 들어 일부 주파수는 매우 높고 다른 주파수는 매우 낮습니다. 이를 통해 FRB 도착 시 즉시 검사를 수행하여 FRB가 높은 주파수와 낮은 주파수에서 동시에 수행하는 작업을 제한할 수 있습니다. 지속적인 업데이트를 통해 더 많은 주파수에서 희미하고 빠른 라디오 버스트를 동시에 볼 수 있는 더 많은 기능을 약속함으로써 ATA가 빠른 라디오 버스트에 대한 이해를 발전시키는 데 앞장서도록 보장합니다.

미국 캘리포니아주 Hat Creek Radio Astronomy Observatory에 위치한 Allen Telescope Array(ATA). ATA는 SETI 연구소에서 운영하며 기술 시그니처 검색을 위한 전용 도구로 설계되었으며 과도현상 연구를 위한 강력한 시설이 될 가능성이 있습니다. 크레딧: Joe Marvia

SETI 연구소의 ATA 프로젝트 과학자이자 공동 저자인 Wael Farah 박사는 “업그레이드 프로그램이 시작된 지 3년 후 ATA가 FRB 연구에 참여하는 것을 보게 되어 매우 기쁩니다.”라고 말했습니다. “ATA는 급속한 과도 작업을 포함하여 수많은 연구 활동에 사용되는 고유한 기능을 자랑합니다.”

이 획기적인 발견은 우주에 있는 극한 물체의 비밀을 밝히려는 지속적인 탐구에서 중요한 진전을 나타냅니다. 과학자들이 계속해서 우주를 탐험하면서 우리가 발견한 각각의 고유한 특징을 통해 우리는 이러한 강력한 우주 신호의 기원과 본질을 더 잘 이해할 수 있습니다.

참조: Sophia Z의 “Allen 망원경 배열을 사용한 반복 FRB 20220912A의 특성화” 셰이크, 와엘 파라, 알렉산더 W. 폴락, 앤드류 B.V., 시므온, 무하마드 A. 샤마, 루이지 F. 크루즈, 로이 H. 데이비스, 데이비드 R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Keetling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schultz, Carol Shoemaker, Gurmehar Singh 및 Michael Snodgrass가 수락했습니다. 왕립천문학회 월간 공지.
arXiv:2312.07756