Unul dintre cele mai misterioase fenomene cosmice este exploziile radio rapide. Acestea sunt semnale radio de scurtă durată, de mai multe milisecunde, de natură necunoscută, rezultate din eliberarea unei cantități enorme de energie. Au trecut mai mult de un deceniu de la descoperirea lor, însă astrofizicienii încearcă să-și dea seama de mecanismele apariției lor. Cercetătorii citează stele de neutroni, găuri negre și chiar emițătoare din civilizații extraterestre ca surse posibile.
Semnale misterioase
Odată cu izbucnirea rapidă a radioului, în milisecunde este eliberată cantitate de energie mai mare decât Soarele a emis pe parcursul a câteva zeci de mii de ani. Ipoteza principală este că acestea sunt cauzate de evenimente catastrofale, cum ar fi fuziunea a două stele neutronice, un flash din evaporarea unei găuri negre sau transformarea unui pulsar într-o gaură neagră. Multă vreme, s-a crezut că exploziile radio pot apărea o singură dată, dar în 2015 s-a descoperit că explozia radio rapidă înregistrată anterior FRB 121102 se repetă în mod neperiodic.
FRB 121102 este localizat într-o galaxie pitică aflată la trei miliarde de ani lumină de Pământ, iar pentru câțiva ani a rămas singura sursă cunoscută de explozii radio recurente, în ciuda căutărilor atente. Cu toate acestea, în ianuarie 2019, a apărut un articol al oamenilor de știință din colaborarea canadiană CHIME în jurnalul Nature, în care a fost raportat că semnalele provenite din altă sursă au fost reînregistrate - 180814. J0422 + 73. Telescopul interferometric CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) a detectat șase rafale radio rapide provenite de la o galaxie la 1,3 miliarde de ani lumină.
Semnalele din structura lor de frecvență și caracteristicile spectrale seamănă cu semnalele de la FRB 121102, ceea ce indică un mecanism similar al formării lor și aceeași natură a sursei. Descoperirea indică existența unui tip separat de explozii radio rapide, a căror cauză nu poate fi evenimente catastrofale tocmai datorită reapariției lor.
Video promotional:
Galaxia tăcută
În august 2019, o echipă internațională de oameni de știință a identificat pentru prima dată sursa unei singure explozii radio rapide FRB 180924, care își are originea într-o galaxie aflată la patru miliarde de ani lumină.
Folosind interferometrul radio ASKAP, localizat în Australia, astronomii au determinat locația sursei FRB, după care au calculat distanța până la aceasta, analizând datele de la telescoape optice Gemini, Keck și VLT. S-a dovedit că flacăra radio a avut loc într-o galaxie masivă de dimensiunea Căii Lactee, aflată la 13 mii de ani-lumină de centrul acesteia. O trăsătură caracteristică a galaxiei este absența proceselor pentru nașterea de noi stele.
Acest lucru contrastează cu semnalul repetitiv FRB 121102, care se află în regiunea activă de formare a stelelor. Astfel, exploziile de radio rapide unice și repetate ar trebui să aibă origini diferite. În cazul FRB 121102, semnalul radio părea să treacă printr-un câmp magnetic puternic în jurul unui magnetar - un tip special de stea cu neutroni.
Curând, astronomii de la Institutul de Tehnologie din California din Statele Unite au raportat descoperirea unei alte explozii radio rapide FRB 190523, care a avut loc și într-un mediu relativ calm - într-o galaxie care este analogă Calea Lactee și se află la 7,9 miliarde de ani lumină de Pământ.
Ambele descoperiri demonstrează faptul că exploziile rapide de radio pot apărea doar în galaxiile pitice tinere care conțin un număr mare de magnete.
Interferometru radio ASKAP.
Opt gemeni
În august 2019, un articol al colaborării canadiene CHIME a apărut în depozitul de preimprimare arXiv.org, care raporta detectarea a opt semnale radio repetate. Două surse de semnale radio - FRB 180916 și FRB 181119 - au fulgerat de mai mult de două ori (respectiv zece și trei ori), celelalte au trimis semnale radio repetate o singură dată, cea mai lungă pauză între înregistrarea undelor radio fiind de 20 de ore. Potrivit cercetătorilor, acest lucru poate indica faptul că multe FRB sunt repetitive, dar unele sunt mai active decât altele.
Majoritatea celor opt noi explozii rapide de radio au prezentat o scădere a frecvenței semnalului cu fiecare explozie repetată, ceea ce poate fi cheia înțelegerii mecanismului care produce aceste fenomene. În plus, FRB 180916 are cele mai mici rate de dispersie a semnalului, ceea ce indică apropierea relativă a sursei de Pământ. Ar putea contribui, de asemenea, la determinarea naturii exploziei radio, au concluzionat cercetătorii.
Stelele iadului
La sfârșitul verii 2019, oamenii de știință de la Centrul Național pentru Radioastrofizică din India au raportat că magneții sunt încă una dintre cele mai probabile surse de explozii rapide de radio (cel puțin repetitive).
Magnetarul anomal XTE J1810-197 a fost observat cu ajutorul telescopului radio-metreonda Giant. Au fost înregistrate impulsuri de milisecundă de emisie radio, asemănătoare cu licăriri de la repetarea FRB 180814. J0422 + 73.
Telescop radiofonic Metrewave.
Acest magnetar este situat la 10 mii de ani lumină de Pământ. A fost descoperită în 2003 și a încetat treptat să emită emisii radio în 2008. Cu toate acestea, în 2018, a apărut un nou focar, care a început să se estompeze treptat. Interesant este că, de obicei, magneții nu emit emisii radio, iar XTE J1810-197 a fost prima sursă de emisie radio de acest fel. Raritatea acestui obiect, precum și a izbucnirii repetitive a radioului i-a determinat pe oamenii de știință să creadă că ambele fenomene pot fi legate între ele.
Gaura zgomotoasă
În septembrie 2019, astronomii chinezi au raportat că au detectat noi rafale radio repetitive rapide (FRB) de la FRB 121102. Semnalele au fost detectate cu un telescop radio FAST de 500 de metri cu un receptor de 19 raze în provincia Guizhou. De la sfârșitul lunii august până în septembrie, au fost înregistrate peste 100 de vârfuri, ceea ce reprezintă un număr record dintre toate FRB-urile înregistrate.
Până atunci, oamenii de știință au început să presupună că FRB 121102 este o gaură neagră super-masivă care depășește masa Soarelui de 10-100 milioane de ori și generează un câmp magnetic puternic, iar o stea de neutroni sau plasmă afectată de gaură ar putea fi sursa directă a flareselor. O altă explicație posibilă este aceea că FRB 121102 este un plan magnetizat, o nebuloasă alimentată de vântul stelar dintr-un pulsar.
***
În timp ce exploziile rapide de radio rămân un fenomen neexplicat până în prezent, o mulțime de date au fost prezentate comunității științifice în 2019 care îi aduc pe astronomi mai aproape de soluție. S-a dovedit că FRB-urile pot fi repetate și probabil o fac foarte des. În acest caz, sunt generate de obiecte destul de exotice precum stelele neutronice (pulsars și magnetars), localizate într-un mediu interstelar adecvat. O singură explozie are loc în condiții mai puțin turbulente: galaxii unde formarea stelelor este foarte lentă. Astfel de fenomene, cel mai probabil, apar cu adevărat din cauza proceselor catastrofale.
