Astronomowie znaleźli źródło szybkich rozbłysków radiowych. Czy to pomoże nam zrozumieć te zjawiska?
Szybkie rozbłyski radiowe to niezwykle krótkie, ale bardzo intensywne impulsy promieniowania radiowego, które trwają zaledwie milisekundy. Są emitowane przez niezwykle gęste obiekty, jak gwiazdy neutronowe i prawdopodobnie czarne dziury. Te milisekundowe rozbłyski mogą przenosić ogromną ilość energii – wystarczającą do krótkotrwałego przyćmienia całych galaktyk. A naukowcy z MIT znaleźli sposób na określenie źródła tych potężnych rozbłysków.
Spis treści:
Fast Radio Bursts (FRBs), czyli szybkie błyski radiowe, zostały po raz pierwszy odkryte w 2007 roku w danych archiwalnych z radioteleskopu Parkes w Australii. Od tamtej pory astronomowie zidentyfikowali setki takich zjawisk, ale ich pochodzenie nadal jest przedmiotem intensywnych badań.
W tej chwili wiemy o nich, że:
- trwają od ułamków do kilku milisekund;
- w tym czasie transmitują tyle energii, ile Słońce produkuje w ciągu kilku dni;
- większość zarejestrowanych FRB pochodzi spoza naszej Galaktyki, co sugeruje odległe źródła, choć niektóre zostały zaobserwowane w Drodze Mlecznej.
- FRB można podzielić na dwa typy – powtarzalne, które emitują wiele impulsów z tego samego miejsca oraz jednorazowe, które pojawiają się tylko raz.
Możliwe źródła pochodzenia FRB
Badacze wciąż nie znają dokładnego mechanizmu powstawania FRB. Podejrzewają, że mogą być one związane z:
- magnetarami (rodzajem gwiazd neutronowych o bardzo silnym polu magnetycznym);
- zderzeniami gwiazd neutronowych;
- procesami zachodzącymi w aktywnych jądrach galaktyk;
- egzotycznymi zjawiskami, jak np. implikacje działania ciemnej materii czy technologii obcych cywilizacji (choć to ostatnie to spekulacja).
Od 2007 roku astronomowie wykryli tysiące FRB, których lokalizacje wahają się od naszej własnej Galaktyki do odległości nawet 8 miliardów lat świetlnych. Ale całkiem niedawno astronomowie z jednej z najbardziej prestiżowych uczelni technicznych świata – Massachusetts Institute of Technology (MIT) – ustalili pochodzenie co najmniej jednego szybkiego rozbłysku radiowego.
Wykorzystali do tego narzędzie, które – według badaczy – będzie mogło odnaleźć źródła większości zarejestrowanych FRB. W opublikowanym w czasopiśmie „Nature” badaniu, zespół skupił się na FRB 20221022A –szybkim rozbłysku radiowym, który został wykryty w galaktyce oddalonej o około 200 milionów lat świetlnych. Sygnał trwa około dwóch milisekund i jest stosunkowo typowym FRB pod względem jasności.
Między pulsarem a magnetarem
Współpracownicy zespołu z McGill University odkryli jednak, że FRB 20221022A wykazywał jedną wyjątkową właściwość. Światło pochodzące z tego rozbłysku było silnie spolaryzowane, a kąt polaryzacji tworzył gładką krzywą w kształcie litery „S”. Ten wzór jest interpretowany jako dowód na to, że miejsce emisji FRB obraca się. To cecha wcześniej obserwowana w pulsarach, które są silnie namagnesowanymi, obracającymi się gwiazdami neutronowymi. Zaobserwowanie podobnej polaryzacji w szybkich rozbłyskach radiowych było pierwszym, co sugeruje, że sygnał mógł powstać w pobliżu gwiazdy neutronowej.
Zespół skupił się na określeniu dokładnej lokalizacji sygnału radiowego, analizując jego scyntylację. Jest to proces fizyczny, w którym materia emituje światło w wyniku absorpcji energii promieniowania jonizującego, takiego jak promieniowanie gamma, beta, alfa czy neutrony. Emitowane światło ma zwykle postać krótkich błysków, które można wykryć za pomocą specjalistycznych urządzeń, takich jak liczniki scyntylacyjne. W wielkim uproszczeniu można powiedzieć, że scyntylacja przypomina migotanie gwiazd na nocnym niebie. Naukowcy zbadali zmiany jasności FRB i ustalili, że rozbłysk radiowy musiał powstać w bezpośrednim sąsiedztwie jego źródła, a nie znacznie dalej, jak przewidywały niektóre modele.
Magnetosfera gwiazdy neutronowej
Naukowcy szacują, że FRB 20221022A eksplodował z regionu, który znajduje się bardzo blisko obracającej się gwiazdy neutronowej, w odległości maksymalnie 10 000 kilometrów. To mniej niż odległość między Nowym Jorkiem a Singapurem. W tak bliskiej odległości wybuch prawdopodobnie wyłonił się z magnetosfery gwiazdy neutronowej – wysoce magnetycznego regionu bezpośrednio otaczającego gwiazdę.
Odkrycia zespołu stanowią pierwszy rozstrzygający dowód na to, że szybki rozbłysk radiowy może pochodzić z magnetosfery. – W tych środowiskach gwiazd neutronowych pola magnetyczne są naprawdę na granicy tego, co Wszechświat może wygenerować – mówi główny autor artykułu dr Kenzie Nimmo z MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. – Toczyło się wiele debat na temat tego, czy ta jasna emisja radiowa może w ogóle wydostać się z tej ekstremalnej plazmy – dodaje badacz.
Natomiast Kiyoshi Masui, profesor nadzwyczajny fizyki na MIT uważa, że wokół tych wysoce magnetycznych gwiazd neutronowych, znanych również jako magnetary, atomy nie mogą istnieć. – Zostałyby po prostu rozerwane przez pola magnetyczne – mówi naukowiec. Dodaje, iż nowe wyniki badań uznaje za wyjątkowo ekscytujące. – Odkryliśmy, że energia zmagazynowana w tych polach magnetycznych, w pobliżu źródła, jest skręcana i rekonfigurowana w taki sposób, że może być uwalniana jako fale radiowe, które możemy zobaczyć w połowie Wszechświata – podkreśla fizyk.
Na koniec dodajmy, że szybkie rozbłyski radiowe są wykorzystywane jako narzędzie do badania właściwości Wszechświata. Analizując, jak fale radiowe przechodzą przez różne regiony kosmosu, naukowcy mogą badać m.in. rozmieszczenie gazu międzygalaktycznego czy pole magnetyczne przestrzeni międzygwiezdnej. A odkrycie naukowców z MIT może nam to bardzo ułatwić.
Źródło: phys.org
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.