Công trình này chứng minh rằng những kính thiên văn mới với những khả năng độc đáo, chẳng hạn như ATA, có thể cung cấp một góc nhìn mới về những bí ẩn nổi bật của khoa học FRB.

Một nhóm các nhà khoa học của Viện SETI đã tiết lộ những hiểu biết mới về bí ẩn vũ trụ được gọi là các vụ nổ vô tuyến nhanh (FRB). Việc phát hiện và quan sát chi tiết sự lặp lại của FRB 20220912A, được thực hiện tại Mảng kính thiên văn Allen (ATA) của Viện SETI, đã làm sáng tỏ bản chất của các tín hiệu không gian này.

FRB là những tia sóng vô tuyến ngắn, cường độ cao từ không gian sâu. Trong khi hầu hết chỉ xảy ra một lần, một số “bộ lặp lại” gửi tín hiệu nhiều lần, càng làm khó hiểu về nguồn gốc của chúng. Trong suốt 541 giờ quan sát, các nhà nghiên cứu đã phát hiện 35 vụ nổ sóng vô tuyến nhanh từ bộ lặp FRB 20220912A. Các quan sát được thực hiện với ATA bao trùm nhiều tần số vô tuyến và tiết lộ các mô hình hấp dẫn. Tất cả 35 FRB đều được tìm thấy ở dưới cùng của phổ tần số, mỗi FRB có một dấu hiệu năng lượng duy nhất.

Phổ động (hoặc mẫu “tầng”) của tất cả các vụ nổ từ FRB 20220912A đã được phát hiện bằng cách sử dụng mảng Kính thiên văn Allen, cấu hình xung trung bình theo tần số và quang phổ trung bình theo thời gian.
Các vùng được tô bóng màu đỏ trong biểu đồ chuỗi thời gian biểu thị khoảng thời gian của các cụm phụ cụ thể, với các đường thẳng đứng màu đỏ đánh dấu ranh giới của các cụm phụ liền kề. Nguồn: Viện SETI

Thông tin chi tiết từ quan sát của Viện SETI

Tiến sĩ Sofia Shaikh thuộc Viện SETI, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của NSF MPS-Ascend và là tác giả chính, cho biết: “Công trình này rất thú vị vì nó cung cấp sự xác nhận về các đặc tính FRB đã biết và phát hiện ra một số đặc tính mới”. “Ví dụ, chúng tôi đang thu hẹp nguồn của các vụ nổ vô tuyến nhanh đối với các vật thể cực đoan như nam châm, nhưng không có mô hình hiện tại nào có thể giải thích tất cả các đặc tính được quan sát cho đến nay. Thật tuyệt khi được tham gia nghiên cứu FRB đầu tiên được thực hiện với ATA – Công trình này chứng minh rằng những kính thiên văn mới với những khả năng độc đáo, như ATA, có thể cung cấp một góc nhìn mới về những bí ẩn nổi bật của khoa học FRB.

Kết quả chi tiết được công bố gần đây trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia (MNRAS), hiển thị các hành vi thú vị của FRB. Những tín hiệu không rõ ràng này cho thấy sự thay đổi tần số đi xuống, mối liên hệ giữa băng thông và tần số trung tâm và những thay đổi về thời lượng cụm theo thời gian. Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy một điều chưa từng được báo cáo trước đây: tần số trung tâm của các vụ nổ đã giảm đáng kể trong suốt hai tháng quan sát, để lộ ra một tiếng còi lướt qua vũ trụ bất ngờ.

Hai tham số của bộ dữ liệu FRB 20220912A – tần số trung tâm và băng thông – được vẽ theo thời gian, tính bằng MJD, từ đầu chiến dịch đến khi kết thúc (khoảng thời gian khoảng 60 ngày). Bảng a) chỉ ra rằng tần số trung tâm của FRB giảm trong suốt chiến dịch (với phần dư từ nguyên tắc THẤP phù hợp và không tham số được hiển thị bên dưới bằng màu xanh lam). Bảng b) hiển thị mức giảm tương tự đối với băng thông theo thời gian. Nguồn: Viện SETI

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã sử dụng những quan sát này để dự đoán điểm bùng phát của FRB 20220912A sáng nhất, cho thấy sự đóng góp của chúng đối với tốc độ tín hiệu vũ trụ tổng thể. Trên thực tế, vật thể đặc biệt này chịu trách nhiệm cho một tỷ lệ nhỏ của tất cả các vụ nổ sóng vô tuyến nhanh mạnh trên bầu trời trong những lần quan sát này.

Nghiên cứu cũng xem xét các mô hình thời gian của các chuỗi xung, tìm kiếm sự lặp lại trong và giữa các xung vô tuyến nhanh. Không có mô hình rõ ràng nào được tìm thấy, làm nổi bật tính không thể đoán trước của những hiện tượng thiên thể này.

Vai trò của mảng kính thiên văn Allen

Công trình này chứng tỏ vai trò quan trọng của ATA trong việc giải mã những bí ẩn về các vụ nổ sóng vô tuyến nhanh. ATA có khả năng độc đáo để ghi lại số lượng lớn các kênh tần số cùng một lúc, ngay cả khi chúng có khoảng cách rộng – ví dụ: trong đó một số tần số rất cao và các tần số khác rất thấp. Điều này cho phép kiểm tra tại chỗ khi FRB đến, hạn chế những gì FRB đang thực hiện ở tần số cao và thấp cùng một lúc. Các bản cập nhật liên tục hứa hẹn sẽ có nhiều khả năng hơn để nhìn đồng thời các đợt bùng phát sóng vô tuyến nhanh mờ trên nhiều tần số hơn, đảm bảo rằng ATA luôn đi đầu trong việc phát triển hiểu biết của chúng ta về các đợt bùng phát sóng vô tuyến nhanh.

Mảng kính viễn vọng Allen (ATA) có trụ sở tại Đài quan sát thiên văn vô tuyến Hat Creek, California, Hoa Kỳ. ATA được vận hành bởi Viện SETI, được thiết kế như một công cụ chuyên dụng để tìm kiếm dấu hiệu công nghệ và có tiềm năng trở thành một cơ sở mạnh mẽ để nghiên cứu các quá trình chuyển tiếp. Tín dụng: Joe Marvia

Tiến sĩ Wael Farah, nhà khoa học dự án ATA tại Viện SETI và đồng tác giả cho biết: “Thật thú vị khi thấy ATA tham gia nghiên cứu FRB ba năm sau khi chương trình nâng cấp bắt đầu. “ATA tự hào có những khả năng độc đáo đang được sử dụng trong nhiều nỗ lực nghiên cứu, bao gồm cả các hoạt động chuyển tiếp nhanh chóng.”

Khám phá mang tính bước ngoặt này thể hiện một bước tiến quan trọng trong nỗ lực khám phá bí mật của các vật thể cực đoan trong vũ trụ. Khi các nhà khoa học tiếp tục khám phá vũ trụ, mỗi đặc điểm độc đáo mà chúng tôi khám phá sẽ đưa chúng tôi đến gần hơn để hiểu được nguồn gốc và bản chất của những tín hiệu vũ trụ hấp dẫn này.

Tham khảo: “Đặc điểm của FRB 20220912A định kỳ sử dụng Mảng Kính thiên văn Allen” của Sophia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollack, Andrew B. V., Simeon, Muhammad A. Shamma, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Keetling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schultz, Carol Shoemaker, Gurmehar Singh và Michael Snodgrass, đã chấp nhận, Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
arXiv:2312.07756