Et av de mest mystiske kosmiske fenomenene er raske radioutbrudd. Dette er korte radiosignaler av ukjent art, flere millisekunders varighet, som er resultatet av frigjøring av en enorm mengde energi. Mer enn et tiår har gått siden de ble oppdaget, men astrofysikere prøver fortsatt å finne ut mekanismene for deres forekomst. Forskerne siterer nøytronstjerner, sorte hull og til og med sendere fra fremmede sivilisasjoner som mulige kilder.
Mystiske signaler
Med raske radioutbrudd frigjøres like mye energi i millisekunder som solen har gitt ut over flere titusenvis av år. Den ledende hypotesen er at de er forårsaket av katastrofale hendelser, for eksempel sammenslåing av to nøytronstjerner, et glimt fra fordampningen av et svart hull, eller transformasjonen av en pulsar til et svart hull. I lang tid ble det antatt at radioutbrudd bare kan oppstå en gang, men i 2015 ble det oppdaget at det tidligere innspilte hurtigradiobrettet FRB 121102 gjentas på ikke-periodisk måte.
FRB 121102 ligger i en dverggalakse tre milliarder lysår fra Jorden og forble den eneste kjente kilden til gjentagende radioutbrudd i flere år, til tross for nøye søk. Imidlertid dukket det opp i januar 2019 en artikkel av forskere fra det kanadiske samarbeidet CHIME i tidsskriftet Nature, der det ble rapportert at signaler fra en annen kilde ble registrert på nytt - 180814. J0422 + 73. Interferometrisk radioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) har oppdaget seks raske radioutbrudd som kom fra en galakse 1,3 milliarder lysår unna.
Signalene i deres frekvensstruktur og spektrale egenskaper lignet signalene fra FRB 121102, noe som indikerer en lignende mekanisme for deres dannelse og den samme arten av kilden. Funnet indikerer eksistensen av en egen type raske radioutbrudd, hvis årsak ikke kan være katastrofale hendelser nettopp på grunn av deres gjentakelse.
Salgsfremmende video:
Stille galakse
I august 2019 identifiserte et internasjonalt team av forskere for første gang kilden til en enkelt rask radiobrist FRB 180924, som har sin opprinnelse i en galakse fire milliarder lysår unna.
Ved hjelp av ASKAP radiointerferometer, som er lokalisert i Australia, bestemte astronomer plasseringen av FRB-kilden, og beregnet deretter avstanden til den ved å analysere data fra de optiske bakkebaserte teleskopene Gemini, Keck og VLT. Det viste seg at radiofakkelen skjedde i en massiv galakse på størrelse med Melkeveien, 13 tusen lysår fra sentrum. Et karakteristisk trekk ved galaksen er fraværet av prosesser for fødselen av nye stjerner.
Dette står i kontrast til det repeterende FRB 121102-signalet, som er lokalisert i det aktive stjernedannelsesområdet. Dermed bør enkelt og gjentatte raske radioutbrudd ha forskjellig opprinnelse. Når det gjelder FRB 121102 så det ut som om radiosignalet passerte gjennom et kraftig magnetfelt rundt en magnetar - en spesiell type nøytronstjerne.
Snart rapporterte astronomer ved California Institute of Technology i USA om oppdagelsen av en annen rask radiobrist FRB 190523, som også skjedde i et relativt rolig miljø - i en galakse som er analog med Melkeveien og ligger 7,9 milliarder lysår fjern fra Jorden.
Begge disse funnene motbeviser at raske radioutbrudd bare kan forekomme i unge dverggalakser som inneholder stort antall magnetar.
Radiointerferometer ASKAP.
Åtte tvillinger
I august 2019 dukket det opp en artikkel av det kanadiske samarbeidet CHIME i arXiv.org preprint-depot, som rapporterte påvisning av åtte repeterende radiosignaler. To kilder til radiosignaler - FRB 180916 og FRB 181119 - blinket mer enn to ganger (henholdsvis ti og tre ganger), de andre sendte gjentatte radiosignaler bare en gang, med den lengste pausen mellom opptak av radiobølger var 20 timer. I følge forskerne kan dette indikere at mange FRB-er faktisk repeterende, men at noen er mer aktive enn andre.
De fleste av de åtte nye raske radioutbruddene viste en reduksjon i signalfrekvens med hvert gjentatte burst, noe som kan være nøkkelen til å forstå mekanismen som produserer disse fenomenene. I tillegg har FRB 180916 de laveste signaldispersjonshastighetene, noe som indikerer den relative nærheten til kilden til Jorden. Det kan også bidra til å bestemme arten av radiosprengningen, konkluderte forskerne.
Helvete stjerner
På sensommeren 2019 rapporterte forskere ved Nasjonalt senter for radioastrofysikk i India at magnetar fortsatt er en av de mest sannsynlige kildene til raske radioutbrudd (i det minste repeterende).
Den anomale magnetaren XTE J1810-197 ble observert med Giant Metrewave Radioteleskop. Millisekund pulser med radioutslipp ble registrert, som lignet på blink fra gjenta FRB 180814. J0422 + 73.
Giant Metrewave Radioteleskop.
Denne magnetaren ligger 10 tusen lysår fra Jorden. Det ble oppdaget i 2003, og gradvis sluttet å sende ut radioutslipp i 2008. Imidlertid skjedde det i 2018 et nytt utbrudd på det, som også etter hvert begynte å visne. Interessant nok avgir magnetarer vanligvis ikke radioutslipp, og XTE J1810-197 var den første kilden til radioutslipp av denne typen. Sjeldenhetene til dette objektet, så vel som av de repeterende radioutbruddene, har ført til at forskere tror at begge fenomenene kan være relatert til hverandre.
Støyende hull
I september 2019 rapporterte kinesiske astronomer at de hadde oppdaget nye raske repeterende radiosprengninger (FRB) fra FRB 121102. Signalene ble oppdaget med et 500 meter FAST radioteleskop med en 19-strålemottaker i Guizhou-provinsen. Fra slutten av august til september ble det spilt inn mer enn 100 pigger, noe som er et rekordmessig antall blant alle innspilte FRB-er.
På den tiden begynte forskere å anta at FRB 121102 er et supermassivt svart hull som overstiger solens masse 10-100 millioner ganger og genererer et kraftig magnetfelt, og en nøytronstjerne eller plasma påvirket av hullet kan være den direkte kilden til fakler. En annen mulig forklaring er at FRB 121102 er en magnetisert plerion, en tåke drevet av stjernevinden fra en pulsar.
***
Mens raske radioutbrudd fremdeles er et uforklarlig fenomen så langt, ble det i 2019 presentert mye data for det vitenskapelige samfunnet som bringer astronomene nærmere løsningen. Det viste seg at FRB-er kan gjentas, og de gjør det sannsynligvis veldig ofte. I dette tilfellet blir de generert av ganske eksotiske objekter som nøytronstjerner (pulsarer og magnetarer), som ligger i et passende interstellært medium. Enkeltutbrudd forekommer under mindre turbulente forhold: galakser der stjernedannelsen er veldig treg. Slike fenomener forekommer mest sannsynlig på grunn av katastrofale prosesser.
