Skąd wzięły się tajemnicze szybkie rozbłyski radiowe? Naukowcy znaleźli rozwiązanie tej zagadki

Spis treści:

1. Tysiące szybkich rozbłysków radiowych
2. Sygnał z odległego kosmosu
3. Potężne magnetary
4. Młoda gwiazda z krótkim życiem

Nie wiemy, co je wywołuje. A mimo to nasze radioteleskopy zarejestrowały tysiące sygnałów określanych jako Fast Radio Burst (FRB) – szybkie rozbłyski radiowe. Czy nowa analiza wykonana przez specjalistów Caltechu pozwoli wreszcie zrozumieć ten fenomen?

Zacznijmy od tego, co już wiemy o tych zjawiskach. Pierwsze wykrycie Fast Radio Burst miało miejsce w 2007 roku. Dokonał tego zespół prowadzony przez astronoma Duncana Lorimera, pracującego przy radioteleskopie Parkes w Australii. Ta początkowa detekcja, znana jako „Lorimer Burst”, wywołała duże zainteresowanie. Pochodziła z odległego obszaru poza naszą Galaktyką i była niezwykle energetyczna. Uznano to wówczas za niespotykane.

Tysiące szybkich rozbłysków radiowych

Od tamtej pory zarejestrowano tysiące FRB, w tym około 50 z powtarzających się źródeł. Jednym z takich źródeł jest FRB 121102. Wykryto je w 2012 roku w Puerto Rico przy pomocy legendarnego teleskopu w Arecibo. Teleskop CHIME w Kanadzie odegrał również kluczową rolę w masowym wykrywaniu FRB, gromadząc od 2018 roku największy, liczący kilka tysięcy zidentyfikowanych sygnałów katalog FRB. Ale zarejestrowanie sygnału to jedno, a zrozumienie jego genezy – drugie.

Kierowany przez astronomkę Kritti Sharma z California Institute of Technology, międzynarodowy zespół przeprowadził analizę dotychczasowych obserwacji. Ustalił, że FRB najczęściej pochodzą z galaktyk o stosunkowo młodych populacjach gwiazd. Naukowcy nie spodziewali się jednak, że galaktyki te są dość duże, z dużą liczbą gwiazd – co w rzeczywistości jest dość rzadkie. Zdaniem badaczy sugeruje to, iż może być coś niezwykłego w sposobie generowania FRB.

Sygnał z odległego kosmosu

Mamy już całkiem dobre pojęcie o tym, czym są FRB. To bardzo silne, ale bardzo krótkie emisje promieniowania radiowego, które trwają od ułamków milisekund do kilku sekund. Pochodzą z całego nieba, a ich źródła oddalone są od milionów do miliardów lat świetlnych. Często błyskają tylko raz i nigdy więcej. Wiemy też, że te zarejestrowane pochodzą z bardzo odległego kosmosu.

Właśnie to powoduje, że są one niemożliwe do przewidzenia i trudne do wyśledzenia. Mimo to jesteśmy coraz lepsi w ich wykrywaniu za pomocą obserwacji szerokokątnych, a także w lokalizowaniu ich galaktyk macierzystych. Naukowcy pracują teraz nad wyjaśnieniem, co może je generować.

Potężne magnetary

Pierwszy FRB wykryty w 2020 roku w naszej kosmicznej okolicy, czy w rozciągającej się na, bagatela, 100 do 200 tysięcy lat świetlnych Drodze Mlecznej, został przypisany magnetarowi. To rodzaj gwiazdy neutronowej, która ma pole magnetyczne 1000 razy silniejsze niż zwykły obiekt tego typu. Interakcja między polem magnetycznym a grawitacją obiektu może powodować „trzęsienia” gwiazd, które generują błyski radiowe.

Ale nie wszystkie FRB zachowują się tak samo, więc możliwe jest, że istnieje więcej niż jeden rodzaj źródła. Zawężenie miejsca, w którym znajdują się te źródła, mówi nam coś o warunkach środowiskowych, które najprawdopodobniej je wytwarzają. A to z kolei pozwala nam wnioskować o tym, czym one są.

W ramach nowej próby wykrycia i zlokalizowania FRB, Kritti Sharma i jej koledzy zebrali obserwacje za pomocą interferometru radiowego o nazwie Deep Synoptic Array. Dokładnie zbadali właściwości 30 galaktyk emitujących FRB. Ustalili, że wybuchy radiowe zazwyczaj pojawiają się w galaktykach z populacjami młodych gwiazd.

Młoda gwiazda z krótkim życiem

Nie jest to zaskakujące, jeśli źródłami FRB są magnetary, które należą do młodych gwiazd neutronowych. Dlatego spodziewamy się znaleźć je w miejscach, gdzie większość gwiazd jest młoda. Dodajmy, że w astrofizyce gwiazdy, które dają początek zjawiskom takim jak supernowe nazywa się progenitorami. Gwiazda progenitorowa to masywny obiekt, który eksploduje jako supernowa i zostawia po sobie czarną dziurę lub gwiazdę neutronową.

Chociaż niektóre FRB zostały wcześniej wykryte w populacjach starych gwiazd i w galaktykach o niskiej masie, analiza zespołu wykazała, że zdecydowanie najczęstszymi progenitorami są galaktyki o wysokiej masie z młodymi gwiazdami. Zespół przeprowadził symulacje i znalazł możliwe rozwiązanie. Magnetary emitujące FRB mogą powstawać w wyniku łączenia się gwiazd podwójnych. Jest to bardziej prawdopodobne w środowiskach z bardziej masywnymi gwiazdami, takimi jak galaktyki zidentyfikowane przez naukowców.

Nadal nie mamy pełnego wyjaśnienia pochodzenia FRB. Jednak badania te znacznie wzmacniają argumenty przemawiające za magnetarami. Dodatkowo sugerują, że w grę wchodzą również szczególne okoliczności ich powstawania.

Źródło: Nature.

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”.