Neznáma povaha výbuchov kozmického rádia

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Jedným z najzáhadnejších kozmických javov sú rýchle rádiové záblesky. Sú to krátke rádiové signály s trvaním niekoľkých milisekúnd neznámej povahy, ktoré sú výsledkom uvoľnenia obrovského množstva energie. Od ich objavu ubehlo už viac ako desaťročie, no astrofyzici sa stále snažia prísť na mechanizmus ich výskytu. Vedci uvádzajú ako možné zdroje neutrónové hviezdy, čierne diery a dokonca aj vysielače mimozemských civilizácií.

Tajomné signály

Pri rýchlych rádiových zábleskoch sa v priebehu milisekúnd uvoľní toľko energie, koľko Slnko vyžiarilo za niekoľko desiatok tisíc rokov. Hlavnou hypotézou je, že sú spôsobené katastrofickými udalosťami, ako je splynutie dvoch neutrónových hviezd, záblesk z vyparovania čiernej diery alebo premena pulzaru na čiernu dieru. Dlho sa verilo, že rádiové vzplanutia sa môžu vyskytnúť iba raz, ale v roku 2015 sa zistilo, že predtým zaznamenaný rýchly rádiový vzplanutie FRB 121102 sa neperiodicky opakuje.

FRB 121102 sa nachádza v trpasličej galaxii tri miliardy svetelných rokov od Zeme a niekoľko rokov zostal jediným známym zdrojom opakujúcich sa rádiových vzplanutí, a to aj napriek starostlivému pátraniu. V januári 2019 sa však v časopise Nature objavil článok vedcov z kanadskej spolupráce CHIME, v ktorom sa píše o opätovnej registrácii signálov z iného zdroja - 180814. J0422 + 73. Interferometrický rádioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) zaznamenal šesť rýchlych rádiových vzplanutí, ktoré prišli z galaxie vzdialenej 1,3 miliardy svetelných rokov.

Signály sa svojou frekvenčnou štruktúrou a spektrálnymi charakteristikami podobali signálom z FRB 121102, čo naznačuje podobný mechanizmus ich vzniku a rovnaký charakter zdroja. Objav naznačuje existenciu samostatného typu rýchlych rádiových vzplanutí, ktoré nemôžu byť spôsobené katastrofickými udalosťami práve pre ich opakovanie.

Tichá galaxia

V auguste 2019 medzinárodný tím vedcov prvýkrát identifikoval zdroj jediného rýchleho rádiového vzplanutia FRB 180924, ktorý vznikol v galaxii vzdialenej štyri miliardy svetelných rokov.

Pomocou rádiového interferometra ASKAP umiestneného v Austrálii astronómovia určili polohu zdroja FRB a potom vypočítali vzdialenosť k nemu analýzou údajov z optických pozemných ďalekohľadov Gemini, Keck a VLT. Ukázalo sa, že k rádiovému záblesku došlo v masívnej galaxii veľkosti Mliečnej dráhy, 13-tisíc svetelných rokov od jej stredu. Charakteristickým znakom galaxie je absencia procesov pre zrod nových hviezd.

To je na rozdiel od opakujúceho sa signálu FRB 121102, ktorý sa nachádza v oblasti aktívnej tvorby hviezd. Jednotlivé a opakujúce sa rýchle rádiové impulzy teda musia mať rôzny pôvod. V prípade FRB 121102 sa zdalo, že rádiový signál prechádzal cez silné magnetické pole okolo magnetaru, špeciálneho typu neutrónovej hviezdy.

Čoskoro astronómovia z Kalifornského technologického inštitútu v Spojených štátoch oznámili objav ďalšieho rýchleho rádiového vzplanutia FRB 190523, ku ktorému došlo aj v relatívne pokojnom prostredí - v galaxii, ktorá je analogická s Mliečnou dráhou a je vzdialená 7,9 miliardy svetelných rokov. zo Zeme.

Oba tieto objavy vyvracajú, že rýchle rádiové vzplanutia môžu nastať iba v mladých trpasličích galaxiách, ktoré obsahujú veľké množstvo magnetarov.

Osem dvojčiat

V auguste 2019 sa v predtlačovom úložisku arXiv.org objavil článok kanadskej spolupráce CHIME, ktorý informoval o detekcii ôsmich opakujúcich sa rádiových signálov. Dva zdroje rádiových signálov - FRB 180916 a FRB 181119 - zablikali viac ako dvakrát (desať, resp. trikrát), zvyšok vysielal opakované rádiové signály iba raz, pričom najdlhšia pauza medzi nahrávaním rádiových vĺn bola 20 hodín. Podľa vedcov to môže naznačovať, že mnohé FRB sa skutočne opakujú, no niektoré sú aktívnejšie ako iné.

Väčšina z ôsmich nových rýchlych rádiových impulzov vykazovala pokles frekvencie signálu s každým opakovaným impulzom, čo môže byť kľúčom k pochopeniu mechanizmu, ktorý tieto javy produkuje. Okrem toho má FRB 180916 najnižšiu rýchlosť rozptylu signálu, čo naznačuje relatívnu blízkosť zdroja k Zemi. Mohlo by to tiež pomôcť určiť povahu rádiového výbuchu, uzavreli vedci.

Pekelné hviezdy

Koncom leta 2019 vedci z Národného centra pre rádioastrofyziku v Indii oznámili, že magnetary sú stále jedným z najpravdepodobnejších zdrojov rýchlych rádiových vzplanutí (aspoň opakujúcich sa).

Anomálny magnetar XTE J1810-197 bol pozorovaný pomocou Giant Metrewave Radio Telescope. Boli zaznamenané milisekundové impulzy rádiového vyžarovania, pripomínajúce záblesky z opakujúceho sa FRB 180814. J0422 + 73.

Tento magnetar sa nachádza 10 tisíc svetelných rokov od Zeme. Objavili ho v roku 2003 a v roku 2008 postupne prestal vyžarovať rádiové emisie. V roku 2018 sa však na ňom vyskytlo nové ohnisko, ktoré tiež postupne začalo miznúť. Je zaujímavé, že magnetary zvyčajne nevyžarujú rádiové vyžarovanie a XTE J1810-197 bol prvým zdrojom rádiového vyžarovania tohto druhu. Vzácnosť tohto objektu, podobne ako opakované rádiové výbuchy, viedla vedcov k presvedčeniu, že oba javy môžu spolu súvisieť.

Hlučná diera

V septembri 2019 čínski astronómovia oznámili, že zaznamenali nové rýchle opakované rádiové vzplanutia (FRB) z FRB 121102. Signály boli detekované 500-metrovým rádioteleskopom FAST s 19-lúčovým prijímačom v provincii Guizhou. Od konca augusta do septembra bolo zaznamenaných viac ako 100 hrotov, čo je rekordný počet spomedzi všetkých zaznamenaných FRB.

V tom čase vedci začali predpokladať, že FRB 121102 je supermasívna čierna diera, ktorá prevyšuje hmotnosť Slnka 10-100 miliónov krát a generuje silné magnetické pole, a neutrónová hviezda alebo plazma ovplyvnená dierou by mohla byť priamou zdroj svetlíc. Ďalším možným vysvetlením je, že FRB 121102 je magnetizovaný plérion, hmlovina poháňaná hviezdnym vetrom z pulzaru.

Zatiaľ čo rýchle rádiové vzplanutia zostávajú doteraz nevysvetlené, v roku 2019 bolo vedeckej komunite predstavených množstvo údajov, ktoré astronómom približujú riešenie. Ukázalo sa, že FRB sa môžu opakovať a zrejme to robia veľmi často. V tomto prípade sú generované pomerne exotickými objektmi, ako sú neutrónové hviezdy (pulzary a magnetary), ktoré sa nachádzajú vo vhodnom medzihviezdnom médiu. Jednotlivé vzplanutia sa vyskytujú v menej turbulentných podmienkach: galaxie, kde je tvorba hviezd veľmi pomalá. Takéto javy sa s najväčšou pravdepodobnosťou skutočne vyskytujú v dôsledku katastrofických procesov.