Astrofysikere lavede et katalog til at løse mysteriet om hurtige radioudbrud

Et af de mest forbløffende puslespil af moderne astrofysik er karakteren af ​​hurtige radiobræstninger, som blev opdaget i 2007. Disse er tilsyneladende sjældne, yderst lyse blinklys med radiobølgelængder. De varer kun millisekunder; stammer udenfor vores galakse, væsken; kommer fra regioner med meget stærke magnetfelter; og passere gennem en betydelig mængde gas eller støv, inden de når jorden.

Alle disse fakta kan få det til at lyde som om videnskabsmænd kender meget om hurtige radiobræser. I virkeligheden gør vi det ikke. For eksempel, selv om vi ved, at de ikke er fra vores galakse, ved vi ikke, hvor præcis de kommer fra. Vi ved ikke, hvad der forårsager dem. Og vi er ikke sikre på, om de kan være nyttige som kosmologiske standarder til måling af vores universals storskalaegenskaber.

Der er blevet foreslået dusinvis af teorier om hurtige radiobræser. Nogle er i overensstemmelse med standard fysik. Andre er mere eksotiske, herunder kosmiske strenge - hypotetiske, endimensionale strukturer dannet i det tidlige univers - eller endda ret bizarre: en teori tyder på, at udlændinge er ansvarlige.

Nu, i et forsøg på at opdage sandheden om hurtige radiobræst, har vi oprettet et katalog, der viser hver teori sammen med fordele og ulemper. Forskere fra hele verden kan veje ind, og nye data og opdagelser vil blive tilføjet hele processen.

Nogle af disse data kommer fra projekter på det afrikanske kontinent, som Hydrogen Intensity og Real-Time Analysis eXperient (HIRAX), MeerKAT og Square Kilometer Array (SKA), som forventes at opdage og lokalisere tusindvis af hurtige radiobræser.

Denne platform vil producere en stor viden. Det vil også give værdifuld indsigt i den videnskabelige sociologi, som internationale forskere arbejder sammen og i sidste ende håber vi at identificere den mest acceptable model.

Et udvalg af teorier

Måske netop fordi de er så beskedne har Fast Radio Bursts fået meget opmærksomhed fra astronomer, astrofysikere, kosmologer og fysikere i årene siden deres opdagelse.

Disse er de vigtigste teorier, der har fundet sted indtil nu.

• Hurtige radiobrækker involverer typer af neutronstjerner, såsom pulsarer (som roterer hurtigt) eller magnetarer (som er stærkt magnetiserede). Disse er sandsynligvis de mest plausible teorier, da neutronstjerners indre og ekstremt store magnetfelter naturligvis kan opfylde energibehovet for hurtige radiobræser.
• Sammensmeltningen af ​​astronomiske organer (såsom sorte huller, neutronstjerner og hvide dværge) og deres sammenbrud er blevet foreslået som en mulig oprindelse for hurtige radiobræst.

I sådanne processer frigives enorme mængder energi over korte tidsrammer. Dette kunne muligvis skabe stråling i forbindelse med hurtige radiobræser.

• Nogle af de mere eksotiske modeller har et mere teoretisk grundlag. De involverer hypotetiske genstande som quarkstjerner (kvarker er de subatomære partikler, der udgør neutroner og protoner), aksionsstjerner (axioner er ekstremt lette, hypotetiske, subatomære partikler) og mørkt materiale: det hypotetiske, uobserverede stof, der antages at tegne sig for 27 procent af universets samlede materieindhold.

• En anden temmelig usandsynlig teori er, at Fast Radio Bursts blinker på pulsarer.

Og så er der forslaget om, at Fast Radio Bursts er tegn på udlændinge. Det er helt sikkert den mest usædvanlige af de foreslåede teorier, men det kan ikke udelukkes som en mulighed endnu.

Selv om det er usandsynligt, kan hurtige radiobræser være signaler fra et fyrtårn oprettet af en ekstern civilisation, eller måske fra lyse sejl, der har fotoner til at rejse over galaksen.

Der er en bemærkelsesværdig variation i disse modeller, og det er svært at indsnævre mulighederne og nå til enighed. Af de 50 teorier eller modeller, der er foreslået til dato, er kun tre blevet elimineret. Dette har ledt os til at oprette kataloget og invitere engagement fra det bredere videnskabelige samfund.

Platform for debat

Det er ikke nogen nem opgave at få forskere til at tale med hinanden om hurtige radiobræser. Det skyldes, at de pågældende forskere har forskellige specialiseringer og er fra hele verden.

Online-kataloget giver en passende og tilgængelig platform til diskussion, debat og videndeling. Der er også en sporbar historie, som giver os mulighed for at studere hvordan mennesker arbejder sammen for at løse videnskabelige problemer - og måske hvordan denne proces kan optimeres i fremtiden.

En del af vores motivation, som teoretiske fysikere, var at udvikle dette engagement og at dykke i os selv. Problemerne er rige og vandet er dybt.

Data om hurtige radiobræser begynder at hælde ind nu, takket være sådanne game-changere som MeerKAT og HIRAX. Når den kommer, undersøges og papirer udgives, kan vi begynde at udelukke teorier og grave dybere ind i levedygtige teorier. Inden for fem år kunne dette mysterium løses.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet på The Conversation af Emma Platts og Amanda Weltman. Læs den oprindelige artikel her.