천문학 자들이 2007 년에 FRB (Fast Radio Burst) (일명 Lorimer Burst)의 탐지를 처음 발견했을 때, 그들은 놀랍고 흥미로웠다. 불과 몇 밀리 초 동안 지속 된이 높은 에너지의 무선 펄스 폭발은 우리 은하 바깥에서 나온 것처럼 보였다. 그 이후로, 천문학 자들은 이전에 기록 된 데이터에서 많은 FRB에 대한 증거를 발견했으며, 그 원인을 여전히 추측하고 있습니다.
이후의 발견과 연구 덕분에 이제 천문학 자들은 FRB가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 일반적이라는 것을 알고 있습니다. 실제로 하버드-스미소니언 천문 물리학 센터 (CfA)의 연구팀에 의한 새로운 연구에 따르면 FRB는 관측 가능한 우주 내에서 1 초에 한 번씩 발생할 수 있습니다. 사실이라면 FRB는 우주의 기원과 진화를 연구하는 강력한 도구가 될 수 있습니다.
이 연구는 최근“관찰 가능한 우주에서 초고속 파열이 일어났다”고 최근에 발표되었다. 천체 물리학 저널 편지. 이 연구는 CfA의 이론 및 계산 연구소 (ITC)의 박사후 연구원이자 연구원 인 Anastasia Fialkov가 주도했습니다. 그녀는 ITC 이사 인 Abraham Loeb 교수와 하버드의 Frank B. Baird Jr. 과학 교수와 합류했습니다.
언급 한 바와 같이, FRB는 처음 발견 된 이후로 수수께끼로 남아 있습니다. 그들의 원인은 알려지지 않았을뿐만 아니라, 그들의 본성에 대한 많은 부분은 여전히 이해되지 않습니다. Fialkov 박사가 전자 우편을 통해 Space Magazine에 다음과 같이 말했습니다.
“FRB (또는 고속 라디오 버스트)는 결정되지 않은 성질의 천체 물리학 적 신호입니다. 관측 된 버스트는 전자기 스펙트럼의 무선 부분 (GHz 주파수)에서 짧거나 (밀리 초 지속) 밝은 펄스입니다. 지금까지 24 개의 버스트 만 관찰되었으며 여전히 어떤 물리적 프로세스가 트리거되는지 확실하지 않습니다. 가장 타당한 설명은 자화 중성자 별을 회전시켜 발사한다는 것입니다. 그러나이 이론은 확인되어야한다”고 말했다.
연구를 위해 Fialkov와 Loeb는 FRB 121102로 알려진 반복 고속 라디오 버스트의 다중 망원경으로 관측 한 결과에 의존했습니다.이 FRB는 2012 년 푸에르토 리코의 Arecibo 라디오 망원경을 사용하는 연구원들에 의해 처음 관찰되었으며 이후 Auriga 별자리 방향으로 30 억 광년 떨어진 은하계에서 나온 것으로 확인되었습니다.
그것이 발견 된 이후, 추가 버스트가 그 위치에서 오는 것이 감지되어 FRB 121102가 반복되는 FRB의 유일한 알려진 예가되었습니다. 이 반복적 인 특성으로 인해 천문학 자들은 다른 FRB보다 더 자세한 연구를 수행 할 수있었습니다. Loeb 교수는 이메일을 통해 Space Magazine에 말한 것처럼 이러한 이유로 인해 연구에 이상적인 대상이되었습니다.
“FRB 121102는 호스트 은하와 거리가 식별 된 유일한 FRB입니다. 또한 현재까지 수백 개의 FRB를 탐지 한 유일한 반복 FRB 소스입니다. FRB의 무선 스펙트럼은 특성 주파수를 중심으로하며 매우 넓은 대역을 포함하지 않습니다. 이는 FRB의 탐지 가능성에 중요한 영향을 미칩니다.이를 찾기 위해서는 무선 관측소를 주파수로 조정해야하기 때문입니다.”
FRB 121102에 대해 알려진 것을 기반으로 Fialkov와 Loeb는 동작이 모든 FRB를 대표한다고 가정 한 일련의 계산을 수행했습니다. 그런 다음 전체 하늘에 얼마나 많은 FRB가 존재할지 예측하고 관찰 가능한 우주 내에서 FRB가 1 초에 한 번 발생할 것이라고 결정했습니다. Fialkov는 다음과 같이 설명했다.
“FRB가 특정 유형의 은하에 의해 생성된다고 가정하면 (예 : FRB 121102와 유사) 기존 관측 값을 설명하기 위해 각 은하에서 얼마나 많은 FRB가 생성되어야 하는지를 계산할 수 있습니다 (예 : 하루에 하늘 당 2000 개). 이 숫자를 염두에두고 우리는 전체 은하 집단의 생산 속도를 유추 할 수 있습니다. 이 계산은 모든 희미한 사건을 설명 할 때 FRB가 1 초마다 발생한다는 것을 보여줍니다.”
FRB의 정확한 본질과 기원은 아직 알려지지 않았지만, 제안에는 회전 중성자 별과 심지어 외계인 지능도 포함됩니다! – Fialkov와 Loeb는 그들이 우주의 구조와 진화를 연구하는데 사용될 수 있다고 지적합니다. 실제로 그들이 우주 전체에 걸쳐 그러한 규칙적인 빈도로 발생한다면, 더 먼 원천들은 천문학 자들이 우주의 깊이를 넓히기 위해 의존 할 수있는 탐침으로 작용할 수있다.
예를 들어, 광대 한 우주 거리에 걸쳐 천문학 자들이 빅뱅에서 남은 방사선 인 우주 마이크로파 배경 (CMB)을 연구하기 어렵게하는 상당한 양의 개입 물질이 있습니다. 이 개재물에 대한 연구는 조밀 한 공간, 즉 일반 물질, 암흑 물질 및 암흑 에너지로 구성되는 공간의 양과 공간이 얼마나 빠르게 확장되는지에 대한 새로운 추정으로 이어질 수 있습니다.
로브 교수가 지적했듯이 FRB는 우주의“암흑 시대”가 어떻게 끝났는가와 같은 지속적인 우주적 질문을 탐구하는 데 사용될 수도 있습니다.
“FRB는 그 소스를 향한 자유 전자의 열을 측정하는 데 사용될 수 있습니다. 이것은 오늘날 우주의 은하들 사이에서 보통 물질의 밀도를 측정하는데 사용될 수 있습니다. 또한 초기 우주의 FRB를 사용하여 첫 번째 별의 자외선이 빅뱅에서 남은 수소 원자를 구성 전자와 양성자로 나눈 때를 확인할 수 있습니다.”
빅뱅 이후 3 억 5 천만에서 1 억 5 천만 년 사이에 발생한“암흑기”는 광자와 상호 작용하는 수소 원자의“안개”로 특징 지어졌습니다. 그 결과이 기간의 방사선은 현재 계측기에서 감지 할 수 없습니다. 현재 과학자들은 우주가 빛으로 채워 졌을 때 우주가 어떻게이 "암흑 시대"와 그 이후의 시대 사이를 어떻게 전환 시켰는지를 해결하려고 노력하고 있습니다.
빅뱅 이후 1 억 5 천만에서 10 억년이 지난이 "이온화"기간은 첫 번째 별과 퀘이사가 형성되었을 때였습니다. 일반적으로 우주의 첫 번째 별에서 나온 UV 광선은 수소 가스를 이온화하기 위해 바깥쪽으로 이동 한 것입니다 (따라서 안개를 제거함). 최근의 연구는 또한 초기 우주에 존재했던 블랙홀이이 이온화 방사선이 탈출 할 수있게하는데 필요한“바람”을 만들어 냈다고 제안했다.
이를 위해 FRB를 사용하여이 초기 우주 시대를 조사하고이 "안개"를 분해하여 빛이 빠져 나가는 것을 결정할 수 있습니다. 매우 먼 FRB를 연구하면 과학자들은이 "이온화"과정이 언제 어디서 어떻게 발생했는지 연구 할 수 있습니다. Fialkov와 Loeb는 미래의 무선 망원경이 어떻게 많은 FRB를 발견 할 수 있을지를 설명했습니다.
로브 교수는“제곱 킬로미터 온도계 어레이와 같은 미래의 무선 관측소는 관측 가능한 우주의 가장자리에있는 1 세대 은하계에서 FRB를 탐지하기에 충분히 민감 할 것입니다. "우리의 연구는 유아 우주에서 불이 켜진 전파의 첫 번쩍임의 수와 속성에 대한 첫 번째 추정치를 제공합니다."
그리고 최근에 작동을 시작한 브리티시 컬럼비아의 Dominion Radio Astrophysical Observatory의 캐나다 수소 강도 매핑 실험 (CHIME)이 있습니다. 이 도구들과 다른 도구들은 FRB를 탐지하기위한 강력한 도구 역할을 할 것이며, 이는 이전에 보이지 않는 시간과 공간의 영역을보고, 가장 깊은 우주 론적 미스터리를 푸는 데 사용될 수 있습니다.
Fialkov 박사는“기존 망원경보다 훨씬 우수한 감도를 가진 차세대 망원경이 오늘날 관측되는 것보다 훨씬 더 많은 FRB를 볼 것으로 예상된다”고 말했다. “이것은 FRB 집단을 특성화하고 그 기원을 식별 할 수있게합니다. FRB의 본질을 이해하는 것이 중요한 돌파구가 될 것입니다. 이러한 출처의 속성을 알면 FRB를 우주 비콘으로 사용하여 우주를 탐험 할 수 있습니다. 하나의 응용은 재 이온화의 역사를 연구하는 것입니다 (은하 간 가스가 별에 의해 이온화되었을 때의 우주 위상 전이)”
자연적인 우주 현상을 연구 도구로 사용하여 영감을 얻은 생각입니다. 그런 점에서 FRB를 사용하여 우주에서 가장 먼 물체를 조사하고 가능한 한 먼 시간에 퀘이사를 항법 표지로 사용하는 것과 같습니다. 결국 우주에 대한 지식을 발전 시키면 더 많은 우주를 탐험 할 수 있습니다.
