Las últimas observaciones de Insight-HXMT se publicaron en línea en Astronomía de la naturaleza el 18 de febrero. Insight-HXMT ha descubierto la primera ráfaga de rayos X asociada con una ráfaga de radio rápida (FRB) y ha identificado que se originó a partir del repetidor de gamma suave (SGR) J1935 + 2154, que es una magnetar en nuestra Vía Láctea.

Insight-HXMT es el primero en identificar la estructura de doble pico de este estallido de rayos X como la contraparte de alta energía de FRB 200428. Este descubrimiento, junto con los resultados de otros telescopios, demuestra que los FRB pueden provenir de ráfagas de magnetar, resolviendo así el enigma de larga data sobre el origen de los FRB.

Estos resultados de Insight-HXMT también ayudan a explicar el mecanismo de emisión de los FRB, así como el mecanismo de disparo de las explosiones de magnetar.

Este trabajo fue realizado por científicos del Instituto de Física de Altas Energías (IHEP) de la Academia de Ciencias de China, Universidad Normal de Beijing, Universidad de Nevada Las Vegas, Universidad de Tsinghua y otras instituciones.

FRB, descubierto por primera vez en 2007, son un gran misterio en astronomía. Liberan una gran cantidad de energía en solo varios milisegundos. Se han detectado alrededor de un centenar de eventos de este tipo en diferentes regiones de nuestro universo. Es más, Se han encontrado FRB repetidos desde la misma dirección.

Teniendo en cuenta el estrecho campo de visión de los radiotelescopios, La tasa de eventos de FRB es muy alta:todos los días, miles de estas explosiones llegan a la Tierra. Sin embargo, antes de este descubrimiento por Insight-HXMT y varios otros instrumentos espaciales de rayos X, nunca se había detectado radiación FRB en ninguna otra longitud de onda, y todos los FRB con una localización bastante buena procedían de fuentes extragalácticas distantes, cuya identidad y naturaleza aún se desconocen. El origen y los mecanismos de estos misteriosos fenómenos constituyen una de las cuestiones más importantes de la astronomía actual.

Los científicos han propuesto muchos modelos para explicar el origen físico de los FRB, como la fusión de dos objetos compactos, el colapso de una estrella compacta, explosiones de magnetar, la colisión de una estrella de neutrones y un asteroide, o incluso señales de extraterrestres. En años recientes, más observaciones han revelado más propiedades de los FRB, intensificando el debate sobre su origen.

Para comprender la naturaleza de los FRB, tenemos que responder a dos preguntas:¿Cuál es la fuente de los FRB? y ¿cómo se ven los FRB en otras bandas de ondas?

El 28 de abril 2020 a las 14:34 GMT, el experimento CHIME canadiense y el experimento STARE2 en los EE. UU. detectaron de forma independiente un FRB muy brillante, que fue nombrado FRB 200428. Provenía aproximadamente de la misma dirección que el magnetar galáctico SGR J1935 + 2154. Basado en la medición de dispersión de FRB, la fuente de este FRB se ubicó alrededor de 30, 000 años luz de distancia, que coincide aproximadamente con la distancia a SGR J1935 + 2154.

Los magnetares son un grupo de estrellas de neutrones con campos magnéticos superficiales extremos que son alrededor de 100 billones de veces más fuertes que el campo magnético de la Tierra. Cuando está activo un magnetar puede emitir ráfagas de rayos X cortos y brillantes. Por lo tanto, los teóricos especulan que los magnetares también pueden emitir FRB. A mediados de abril de 2020, SGR J1935 + 2154 entró en un nuevo período activo y se lanzaron cientos de ráfagas de rayos X.

En respuesta a esta oportunidad, Insight-HXMT cambió su plan de observación y comenzó una observación de puntería de muy larga duración del SGR J1935 + 2154. Aproximadamente 8,6 segundos antes de FRB 200428, Insight-HXMT detectó una ráfaga de rayos X muy brillante de SGR J1935 + 2154. Esta ráfaga de rayos X también fue detectada por el satélite europeo INTEGRAL, el detector ruso Konus-Wind y el satélite italiano AGILE.

La diferencia de tiempo es consistente con el retardo de tiempo de la señal de radio debido al medio interestelar. Esto indica que las emisiones de radio y rayos X provienen de la misma explosión.

Es más, Insight-HXMT pudo localizar esta brillante ráfaga de rayos X basándose en el diseño único de sus colimadores, probando así que tanto el estallido de rayos X como el FRB 200428 se originaron a partir del magnetar SGR J1935 + 2154. Esto representa no solo la primera fuente confirmada de un FRB, pero también el primer FRB originado en nuestro Galaxy. Es un hito en la comprensión de la naturaleza de los FRB y los magnetares. El descubrimiento de FRB 200428 y la investigación relacionada fueron reconocidos como uno de los 10 principales descubrimientos de 2020 por Naturaleza y Ciencias .

En comparación con los datos de observación de otros satélites de alta energía, los datos de observación en FRB 200428 de Insight-HXMT son los más ricos estadísticamente y cubren la banda de energía más amplia, proporcionando así la información temporal y espectral más detallada sobre la ráfaga de rayos X.

Insight-HXMT es uno de los dos satélites que localizaron de forma independiente esta ráfaga de rayos X, mostrando una precisión mucho mayor que dos radiotelescopios que detectaron FRB 200428. Insight-HXMT también detectó, en la curva de luz de este estallido de rayos X, dos picos de rayos X muy estrechamente alineados temporalmente con el FRB, resultado confirmado posteriormente por otros datos satelitales.

Finalmente, Insight-HXMT es el único instrumento que proporciona datos para un análisis detallado de la evolución espectral de esta ráfaga de rayos X. Específicamente, el espectro de rayos X de estos dos picos es significativamente diferente de los espectros de otras partes del estallido, así como de la mayoría de los estallidos de rayos X de magnetares. Estos resultados son fundamentales para comprender el mecanismo físico de los FRB.

En resumen, Insight-HXMT ha descubierto que esta ráfaga de rayos X es del magnetar SGR J1935 + 2154, los dos picos de esta explosión de rayos X son la contraparte de alta energía de FRB 200428, y el espectro de esta explosión de rayos X es especial. Estas observaciones también muestran que Insight-HXMT es muy poderoso como observatorio espacial.

Insight-HXMT es el primer observatorio de rayos X de China en el espacio. Fue propuesto por primera vez por LI Tipei y WU Mei de IHEP en 1993. Insight-HXMT está financiado por la Administración Nacional del Espacio de China y CAS. IHEP es responsable de las cargas útiles de los satélites, el centro de datos científicos y la investigación científica. La Academia de Tecnología Espacial de China es la creadora de la plataforma satelital Insight-HXMT. Universidad de Tsinghua, el Centro Nacional de Ciencias Espaciales, La Universidad Normal de Beijing y otros institutos también han contribuido a la misión Insight-HXMT. La calibración de los detectores a bordo del Insight-HXMT fue apoyada por el Instituto Nacional de Metrología, Universidad de Ferrara en Italia y el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre.

Desde su lanzamiento el 15 de junio, 2017, Insight-HXMT ha operado con éxito en órbita durante más de 3,5 años. Ha logrado una serie de importantes resultados científicos sobre los agujeros negros, estrellas de neutrones y otros fenómenos.

Dado que Insight-HXMT funciona sin problemas en órbita, la misión espacial mejorada de polarimetría y sincronización de rayos X (eXTP), desarrollado por IHEP y muchas otras instituciones asociadas nacionales e internacionales, ha entrado en la fase B (fase de diseño), después de más de 10 años de estudio preliminar y desarrollo de tecnología clave. Aumentará la capacidad para estudiar estrellas de neutrones y agujeros negros en un orden de magnitud o más, en comparación con otros satélites similares.

eXTP llevará a China y al consorcio internacional eXTP a la frontera de la astronomía espacial de alta energía. Las contrapartes de alta energía de los FRB extragalácticos son muy débiles debido a su gran distancia. eXTP será un instrumento ideal para detectarlos.