Nepoznata priroda kosmičkih radio eksplozija

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Jedan od najmisterioznijih kosmičkih fenomena su brzi radio rafali. Radi se o kratkim radio signalima nepoznate prirode u trajanju od nekoliko milisekundi, koji nastaju oslobađanjem ogromne količine energije. Prošlo je više od jedne decenije od njihovog otkrića, ali astrofizičari još uvijek pokušavaju otkriti mehanizme njihovog nastanka. Istraživači kao moguće izvore navode neutronske zvijezde, crne rupe, pa čak i odašiljače vanzemaljskih civilizacija.

Misteriozni signali

Uz brze radio rafale, u milisekundama, oslobađa se onoliko energije koliko je Sunce emitovalo tokom nekoliko desetina hiljada godina. Vodeća hipoteza je da su uzrokovani katastrofalnim događajima, kao što je spajanje dvije neutronske zvijezde, bljesak od isparavanja crne rupe ili transformacija pulsara u crnu rupu. Dugo se vjerovalo da se radio rafali mogu javiti samo jednom, ali je 2015. godine otkriveno da se prethodno snimljeni brzi radio rafal FRB 121102 ponavlja na neperiodičan način.

FRB 121102 nalazi se u patuljastoj galaksiji tri milijarde svjetlosnih godina od Zemlje, i nekoliko godina je ostao jedini poznati izvor ponavljajućih radio rafala, uprkos pažljivim pretragama. Međutim, u januaru 2019. godine u časopisu Nature pojavio se članak naučnika iz kanadske saradnje CHIME, u kojem se izvještava o ponovnoj registraciji signala iz drugog izvora - 180814. J0422 + 73. Interferometrijski radio teleskop CHIME (Kanadski eksperiment s mapiranjem intenziteta vodonika) snimio je šest brzih radio rafala koji su došli iz galaksije udaljene 1,3 milijarde svjetlosnih godina.

Signali su po svojoj frekvencijskoj strukturi i spektralnim karakteristikama ličili na signale iz FRB 121102, što ukazuje na sličan mehanizam njihovog formiranja i istu prirodu izvora. Otkriće ukazuje na postojanje posebne vrste brzih radio rafala, koji ne mogu biti uzrokovani katastrofalnim događajima upravo zbog njihovog ponavljanja.

Tiha galaksija

U avgustu 2019, međunarodni tim naučnika je prvi put identifikovao izvor jednog brzog radio praska FRB 180924, koji je nastao u galaksiji udaljenoj četiri milijarde svetlosnih godina.

Koristeći radio interferometar ASKAP koji se nalazi u Australiji, astronomi su odredili lokaciju FRB izvora, a zatim izračunali udaljenost do njega analizom podataka Gemini, Keck i VLT optičkih zemaljskih teleskopa. Ispostavilo se da se radio baklja dogodila u masivnoj galaksiji veličine Mliječnog puta, 13 hiljada svjetlosnih godina od njenog centra. Karakteristična karakteristika galaksije je odsustvo procesa za rađanje novih zvijezda.

Ovo je u suprotnosti sa repetitivnim signalom FRB 121102, koji se nalazi u području aktivnog formiranja zvijezda. Stoga, pojedinačni i ponavljajući brzi radio rafali moraju imati različito porijeklo. U slučaju FRB 121102, radio signal kao da prolazi kroz snažno magnetno polje oko magnetara, posebne vrste neutronske zvijezde.

Ubrzo su astronomi sa Kalifornijskog instituta za tehnologiju u Sjedinjenim Državama izvijestili o otkriću još jednog brzog radio praska FRB 190523, koji se također dogodio u relativno mirnom okruženju - u galaksiji koja je analogna Mliječnom putu i udaljena je 7,9 milijardi svjetlosnih godina sa Zemlje.

Oba ova otkrića opovrgavaju da se brzi radio rafali mogu pojaviti samo u mladim patuljastim galaksijama koje sadrže veliki broj magnetara.

Osam blizanaca

U augustu 2019., članak kanadske saradnje CHIME pojavio se u arXiv.org spremištu preprinta, u kojem je izvještavano o detekciji osam ponavljajućih radio signala. Dva izvora radio signala - FRB 180916 i FRB 181119 - bljesnula su više od dva puta (deset, odnosno tri puta), ostali su poslali ponovljene radio signale samo jednom, pri čemu je najduža pauza između snimanja radio talasa 20 sati. Prema istraživačima, to može ukazivati na to da se mnogi FRB-ovi zapravo ponavljaju, ali su neki aktivniji od drugih.

Većina od osam novih brzih radio rafala pokazala je smanjenje frekvencije signala sa svakim ponovljenim rafalom, što može biti ključ za razumijevanje mehanizma koji proizvodi ove pojave. Osim toga, FRB 180916 ima najniže stope disperzije signala, što ukazuje na relativnu blizinu izvora Zemlji. To bi također moglo pomoći u određivanju prirode radio praska, zaključili su istraživači.

Paklene zvijezde

Krajem ljeta 2019., naučnici iz Nacionalnog centra za radioastrofiziku u Indiji izvijestili su da su magnetari i dalje jedan od najvjerovatnijih izvora brzih radio rafala (barem onih koji se ponavljaju).

Anomalni magnetar XTE J1810-197 uočen je pomoću Giant Metrewave radio teleskopa. Snimljeni su milisekundni impulsi radio emisije, nalik bljeskovima iz ponavljanja FRB 180814. J0422 + 73.

Ovaj magnetar se nalazi 10 hiljada svjetlosnih godina od Zemlje. Otkriven je 2003. godine i postepeno je prestao da emituje radio emisije 2008. godine. Međutim, 2018. godine došlo je do novog izbijanja na njemu, koje je također postepeno počelo da blijedi. Zanimljivo je da magnetari obično ne emituju radio emisiju, a XTE J1810-197 je bio prvi izvor radio emisije ove vrste. Rijetkost ovog objekta, poput ponavljajućih radio rafala, navela je naučnike da vjeruju da bi oba fenomena mogla biti povezana jedna s drugom.

Bučna rupa

U septembru 2019. kineski astronomi su izvijestili da su otkrili nove brze repetitivne radio rafale (FRB) sa FRB 121102. Signali su otkriveni 500-metarskim FAST radio teleskopom sa prijemnikom od 19 zraka u provinciji Guizhou. Od kraja avgusta do septembra zabilježeno je više od 100 skokova, što je rekordan broj među svim zabilježenim FRB-ovima.

Do tada su naučnici počeli da pretpostavljaju da je FRB 121102 supermasivna crna rupa koja premašuje masu Sunca za 10-100 miliona puta i generiše snažno magnetno polje, a neutronska zvezda ili plazma na koju utiče rupa može biti direktan izvor baklji. Drugo moguće objašnjenje je da je FRB 121102 magnetizirani plerion, maglina koju pokreće zvjezdani vjetar iz pulsara.

Iako brzi radio rafali do sada ostaju neobjašnjivi, 2019. znanstvenoj zajednici predstavljeno je mnogo podataka koji astronome približavaju rješenju. Ispostavilo se da se FRB-ovi mogu ponavljati, a vjerovatno to rade vrlo često. U ovom slučaju, generiraju ih prilično egzotični objekti poput neutronskih zvijezda (pulsari i magnetari), smješteni u odgovarajućem međuzvjezdanom mediju. Pojedinačne eksplozije se dešavaju u manje turbulentnim uslovima: galaksije u kojima je formiranje zvezda veoma sporo. Takve pojave, najvjerovatnije, zaista nastaju zbog katastrofalnih procesa.