Cercetătorii detectează vibrații de înaltă frecvență în explozia de supernova a unei stele neutronice

Un grup științific internațional cu o participare proeminentă din regiunea Valencia a fost capabil pentru prima dată să măsoare fluctuațiile luminozității unui magnetar în momentul său cel mai violent. În doar o zecime de secundă, magnetarul a eliberat energie echivalentă cu cea produsă de Soare în 100.000 de ani. Monitorizarea a fost efectuată fără intervenția umană, datorită unui sistem de inteligență artificială dezvoltat în Laboratorul de procesare a imaginilor (IPL) al Universității din Valencia.

intre stele neutronice, obiecte care pot conține o jumătate de milion de ori masa Pământului și au un diametru de aproximativ 20 de kilometri, sunt un grup restrâns care conține cele mai intense câmpuri magnetice cunoscute. Aceste obiecte, dintre care doar 30 sunt cunoscute, suferă erupții vulcanice violente care sunt încă necunoscute din cauza naturii lor neașteptate și a duratei de abia 10 milisecunde. Descoperirea sa este o provocare pentru știință și tehnologie.

În ultimii 20 de ani, oamenii de știință s-au întrebat dacă există vibrații de înaltă frecvență în magnetare. Echipa și-a publicat recent studiul despre erupţie De la magnetul din revistă temperare natura. Ei au măsurat fluctuațiile luminozității magnetarului în cele mai violente momente. Aceste inele sunt o componentă critică pentru înțelegerea erupțiilor magnetice gigantice. Lucrarea a fost condusă de șase cercetători de la Universitatea din Valencia și doi colaboratori spanioli.

„Chiar și în inactivitate, magnetarii pot fi de 100.000 de ori mai strălucitori decât Soarele nostru, dar în cazul blițului pe care l-am studiat – GRB2001415 – energia eliberată este echivalentă cu cea radiată de Soarele nostru în 100.000 de ani”, spune cercetătorul principal Alberto J. Castro Tirado, de la IAA-CSIC.

Victor Regglero, profesor de astronomie și astrofizică cu ultraviolete, cercetător la Laboratorul de procesare a imaginilor (IPL), coautor al articolului și unul dintre inginerii ASIM, spune că dispozitivul de la bordul Stației Spațiale Internaționale care a detectat explozia. „De atunci, am dezvoltat o muncă extinsă de analiză a datelor, deoarece era o stea neutronică Gauss 10**16 într-o altă galaxie. Este o adevărată fiară cosmică”, spune Reglero.

Oamenii de știință cred că erupțiile magnetarelor se pot datora instabilității magnetosferei lor sau unui fel de „cutremur” produs în crusta lor, un strat dur și flexibil de aproximativ un kilometru grosime. Alberto J. explică. Castro Tirado: „Indiferent de declanșator, în magnetosfera stelei se generează un tip de undă – Alvin – binecunoscută la Soare, care interacționează între ele, disipând energie”.

Potrivit studiului, oscilațiile detectate în erupție corespund emisiei cauzate de interacțiunea a două miimi de valuri, a căror energie este absorbită rapid de crustă. Astfel, în câteva milisecunde, procesul de reconectare magnetică se încheie și, astfel, și impulsurile detectate în GRB2001415, dispar la 3,5 milisecunde după explozia principală. Analiza acestui fenomen a făcut posibilă estimarea dimensiunii erupției vulcanice, care a fost similară sau chiar mai mare decât dimensiunea stelei neutronice în sine.

Erupția a fost detectată de instrumentul ASIM de la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS). ASIM a fost singurul dintre cele șapte telescoape capabile să înregistreze faza principală a erupției la intervalul maxim de putere, fără a experimenta saturație. Echipa științifică a reușit să rezolve structura temporală a evenimentului, o sarcină cu adevărat complexă care a implicat mai mult de un an de analiză de doar două secunde în care au fost colectate datele.

Aerospace Interaction Monitoring (ASIM) este o misiune a Agenției Spațiale Europene dezvoltată de Danemarca, Norvegia și Spania, care operează pe Stația Spațială Internațională din 2018 sub supravegherea cercetătorilor Torsten Neubert (Universitatea Tehnică din Danemarca), Nikolai Ostgaard (Universitatea din Danemarca). Bergen, Norvegia) și Victor Riglero (Universitatea din Valencia, Spania), care formează echipa de știință a instalațiilor ASIM.

Scopul ASIM este de a observa fenomene violente în atmosfera Pământului de la lungimi de undă optică la gamma la 40 de megaelectronvolți, activitate pe care telescopul o desfășoară din iunie 2018. A detectat deja 1.000 de explozii de raze gamma. „Deoarece aceste fenomene sunt imprevizibile, ASIM decide în mod complet independent când se va întâmpla ceva și trimite date către diferitele centre ale Centrului de date științifice din Copenhaga, Bergen și Valencia”, explică Victor Rieglerau.

Detectarea oscilațiilor cvasi-periodice în GRB2001415 a fost o provocare majoră din punctul de vedere al analizei semnalului. „Dificultatea constă în durata scurtă a semnalului, a cărei amplitudine scade rapid și devine încorporată în zgomotul de fond. Deoarece este asociat cu zgomotul, semnalele sale sunt greu de distins”, spune Reglero. Sistemul de inteligență artificială, combinat cu tehnici avansate de analiză a datelor, a permis cercetătorilor să descopere acest fenomen uimitor.

Deși aceste izbucniri au fost deja detectate în două dintre cele 30 de magnetare cunoscute ale galaxiei și în alte galaxii din apropiere, GRB2001415 este cea mai îndepărtată erupție magnetică capturată până în prezent, situată în clusterul de galaxii Sculptor la aproximativ 13 milioane de ani lumină distanță. „Dacă îl privim în perspectiva sa potrivită, arăta ca și cum magnetic El a vrut să ne arate existența din izolarea sa cosmică, cântând în kiloherți cu puterea lui Pavarotti de la un miliard de sori”, spune Regliro.

Potrivit autorilor lucrării, erupția oferă o componentă critică pentru înțelegerea modului în care stresurile magnetice sunt produse în și în jurul stelei neutroni. Observarea constantă a magneților în galaxiile din apropiere va ajuta la înțelegerea acestui fenomen și, de asemenea, va deschide calea pentru o mai bună înțelegere a exploziilor radio rapide, care sunt în prezent printre cele mai misterioase fenomene din astronomie.