Японски изследователи са открили поразителни прилики между статистическото поведение на повтарящите се бързи радиоимпулси и земетресенията.

Бързите радиоимпулси (FRB) са кратки, интензивни изблици на радиовълни извън нашата галактика. Въпреки че тези импулси обикновено продължават няколко милисекунди, астрономите също са открили импулси хиляди пъти по-кратки, а имат енергия, колкото слънцето произвежда за 30 години.

Най-общо FRB са разделени на две категории: повтарящи се FRB източници и "еднократни" FRB, които все още не са се повторили. Дали всички източници на FRB се повтарят остава открит въпрос.

В своето изследване астрофизиците Томонори Тотани (Tomonori Totani) и Юя Цузуки (Yuya Tsuzuki) от Университета в Токио са използвали набор от данни от 7000 импулса от три повтарящи се източника. Данните са взети от радиоастрономи, използващи обсерваторията Аресибо в Пуерто Рико и петстотинметровия апертурен сферичен телескоп (FAST - Five-hundred-metre Aperture Spherical Telescope) в югозападен Китай.

Един от тези източници – FRB20121102A, се намира на повече от три милиарда светлинни години и е първият открит повтарящ се FRB.

Двамата астрофизици установяват, че времето на пристигане на импулси от FRB20121102A показва висока степен на корелация, с много повече импулси, пристигащи в рамките на една секунда един от друг, отколкото би се очаквало, ако генерирането на импулси е напълно случайно. Тази корелация избледнява при по-дълги времеви мащаби, като импулси, разделени от повече от секунда, пристигат напълно произволно.

Те намират сходство на това поведение с поведението на вторичните трусове, които много приличат на предизвикалото ги земетресение в часовете или дните след първия трус, но след това стават напълно непредвидими, след като епизода на вторични трусове премине.

Нещо повече, те откриват, че скоростта на тези FRB "вторични трусове" следва същия закон на Омори-Уцу (Omori-Utsu law), който характеризира появата на вторичните трусове на Земята. Законът гласи, че малко след голямо земетресение скоростта на вторичните трусове остава постоянна за кратък период от минути до часове, след което скоростта на вторичните трусове спада, намалявайки приблизително по степенния закон обратно на времето от основния трус.

Те установяват, че всеки бърз радиоимпулс има 10-50% вероятност да предизвика вторичен (афтършок), в зависимост от неговия източник. Тази вероятност остава постоянна, дори когато FRB-активността внезапно се увеличи в даден епизод. Земетресенията показват подобно поведение, техните нива на вторични трусове остават постоянни, дори ако общата земетръсна активност се промени в рамките на даден регион.

Има обаче една основна разлика между FRB и земетресенията. Докато вторичните трусове при земетресение обикновено са по-слаби от основния трус, корелираните с времето FRB имат напълно некорелирани енергии. Това означава, че за FRB по същество няма разлика между "основен/първи" и "вторичен" импулс.

В ДАЛЕЧНА, ДАЛЕЧНА ГАЛАКТИКА

Тотани посочва обаче, че това може да се дължи на ограничения динамичен обхват в данните за FRB в сравнение със земетресенията: повечето FRB са много слаби, едва малко над границата на откриване.

От многото теории, обясняващи произхода на FRB, магнетарите – неутронни звезди с изключително силни магнитни полета , се превърнаха в една водеща хипотеза.

Това е така, защото твърдата кора на неутронните звезди, която заобикаля свръхфлуидното ядро, може внезапно да освободи натрупани напрежения от земетресения (звездетресения), които след това да доведат до FRB, точно както тектоничните плочи предизвикват земетресения, докато се преместват по течната мантия на Земята. Затова, "бе доста естествено да сравним FRB и земетресенията“, коментира Тотани пред Physics World.

Работата също така допълва предишни констатации от астрономи в Китай през 2018 г., които показват, че законът за земетресението на Гутенберг-Рихтер може да се приложи към разпределението на енергията на FRB. Законът изразява връзка за общия брой земетресения, очаквани над определена енергия за дадено време и място.

Наистина, докато FRB може да изглеждат безобидни събития в сравнение със земетресенията, те са всичко друго, но не и безобидни.  Най-слабият FRB, откриван някога, все пак освобождава над един милиард пъти повече енергия от земетресението с магнитуд 9,5 по Рихтер през 1960 г. в Чили – най-мощното земетресение в историята.

Съществуват и FRB, които са още 10 милиона пъти по-мощни, както наскоро съобщават австралийски радиоастрономи, когато откриват FRB, пътувал около осем милиарда години, за да достигне Земята – най-далечният импулс, откриван някога. (вж "Радиовзрив, тръгнал преди 8 милиарда години, удари Земята")

Сега Тотани планира да приложи математически модели от проучвания на земетресения към данни от FRB, надявайки се да извлече информация за свойствата на ядрената материя в неутронните звезди.

Tomonori Totani, Yuya Tsuzuki, Fast radio bursts trigger aftershocks resembling earthquakes, but not solar flares, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 526, Issue 2, December 2023, Pages 2795–2811, https://doi.org/10.1093/mnras/stad2532 

Surprising link discovered between fast radio bursts and earthquakes, Physics World