Astronomowie śledzą tajemnicze kosmiczne fale radiowe do źródła w naszej galaktyce

W kwietniu grupa astronomów zauważyła krótki, potężny podmuch fal radiowych pochodzących z kosmosu, a następnie z powodzeniem odkrył, skąd pochodzi: potężny obiekt w naszej własnej galaktyce. To pierwszy raz, kiedy naukowcom udało się zlokalizować te tajemnicze fale radiowe dochodzące z wnętrza Drogi Mlecznej, co czyni je najbliższymi tego rodzaju, jakie kiedykolwiek widzieliśmy.

Fale radiowe – znane jako szybkie rozbłyski radiowe lub FRB – wydają się pochodzić z niesamowicie potężnej gwiazdy „zombie” czającej się w naszej galaktyce, według trzech artykułów opublikowanych w czasopiśmie Natura. Nazywany gwiazdą neutronową obiekt jest bardzo gęstą pozostałością, która tworzy się, gdy masywna gwiazda, większa niż nasze Słońce, zapada się sama. Ale ta gwiazda neutronowa to tak zwany magnetar. Zawiera niesamowicie silne pole magnetyczne, które przechowuje oszałamiające ilości energii, zdolne do zniekształcania kształtów atomów.

Znalezienie źródła tego FRB to ogromny moment dla astronomów, którzy chcą dowiedzieć się, jak powstają te tajemnicze rozbłyski radiowe. Uważa się, że FRB pojawiają się co sekundę na nocnym niebie, migocząc tylko przez kilka milisekund. Ale widzieliśmy tylko niewielki ułamek tych zjawisk podczas gry, a wszystkie wybuchy my mieć widziane najwyraźniej pochodzą spoza naszej galaktyki, a niektóre z nich znajdują się miliardy lat świetlnych od nas. To utrudniało ustalenie, skąd pochodzą. „To bardzo tajemnicze sygnały, a my nie mamy dobrego pojęcia o tym, co je wytwarza ani jaka jest fizyka” – mówi Kiyoshi Masui, adiunkt fizyki na MIT, który pracował nad odkryciem The Verge.

Teraz, dzięki temu odkryciu, astronomowie mają znacznie bliższe źródło do pracy. Magnetar znajduje się zaledwie 30 000 lat świetlnych od nas – kosmicznie mówiąc na naszym własnym podwórku. Wskazuje na trwałe połączenie między magnetarami a dynamicznymi kosmicznymi falami radiowymi. „To jest brakujące ogniwo” – mówi Masui. „Teraz widzieliśmy szybki rozbłysk radiowy pochodzący z magnetara, co dowodzi, że przynajmniej część szybkich rozbłysków radiowych, które widzimy we wszechświecie, pochodzi z magnetarów”.

Naukowcy próbowali wytropić pochodzenie FRB od czasu wykrycia pierwszego z nich w 2007 roku. Ponieważ jednak FRB są tak ulotne, ich wykrycie często wymagało połączenia patrzenia we właściwe miejsce we właściwym czasie z odpowiednim sprzętem. Astronomowie mieli szczęście, gdy znaleźli kilka FRB, które wydają się powtarzać, migając w kółko w tej samej części nieba. Te powtarzające się wybuchy pomogli naukowcom zlokalizować galaktyki, z których pochodzą te fale radiowe. Mimo to jest niejasne dokładnie jakie obiekty wewnątrz tych galaktyk wytwarzają się FRB.

Dlatego to odkrycie jest tak ważne. Dwa różne obserwatoria w Ameryce Północnej – CHIME w Kanadzie i STARE2 w Stanach Zjednoczonych – zauważyły ​​ten FRB pochodzący z tej samej części nieba, wzmacniając wiarygodność sygnału. FRB był również niesamowicie jasny. W rzeczywistości zwykły odbiornik 4G LTE w telefonie komórkowym byłby w stanie odebrać sygnał pochodzący z połowy galaktyki – twierdzi Christopher Bochenek, absolwent astronomii z Caltech, który kierował zespołem odkrywczym STARE2.

„Kiedy po raz pierwszy spojrzałem na dane, zamarłem i byłem w zasadzie sparaliżowany z podniecenia” – powiedział Bochenek podczas rozmowy prasowej.

Czas i lokalizacja błysku pokrywały się z innym kosmicznym wydarzeniem, które miało miejsce w pobliżu. Zaledwie kilka dni przed wykryciem FRB astronomowie zauważyli, że znany magnetar stał się bardzo nadaktywny na niebie, wysyłając promienie rentgenowskie i gamma. Po przeanalizowaniu danych z FRB astronomowie zarówno w CHIME, jak i STARE2 potwierdzili, że fale radiowe zbiegły się ze szczególnie dużym rozbłyskiem promieni rentgenowskich z magnetara. Odkrycie to już wywołało falę w społeczności astronomów na początku tego roku raporty naukowe o połączeniu opublikowane w Internecie i omówione w mediach. Wyniki badaczy zostały już ocenione przez innych naukowców i są formalnie prezentowane w czasopiśmie Natura w tym tygodniu.

Magnetary mogą stanowić całkiem niezłą historię powstania wielu FRB. Naukowcy podejrzewali, że te martwe gwiazdy magnetyczne mogą przez jakiś czas znajdować się za rozbłyskami radiowymi, ponieważ są one pełne energii i mają skłonność do wysyłania rozbłysków różnych typów światła przez ułamki sekundy. „To odkrycie przedstawia zatem obraz, że niektóre i być może większość – biorąc pod uwagę, jak powszechne są te zdarzenia we wszechświecie – szybkie rozbłyski radiowe z innych galaktyk pochodzą z magnetarów” – powiedział Bochenek.

Ale astronomowie nie ogłaszają jeszcze, że tajemnica stojąca za FRB została rozwiązana. Po pierwsze, astronomowie nadal obserwowali magnetar, który wyrzucał więcej promieni rentgenowskich i gamma, ale te dalsze zdarzenia nie pasowały do ​​żadnych znaczących wybuchów fal radiowych. Ponadto ten wybuch był nadal stosunkowo słaby w porównaniu do innych FRB, które widzieliśmy. W rzeczywistości jest 1000 razy słabszy niż najsłabszy dostrzeżony FRB spoza naszej galaktyki. Tak więc mechanika gry nadal nie jest w pełni zrozumiała.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​astronomowie mają kilku całkiem dobrych podejrzanych do zbadania. Nie tylko mogą kontynuować badanie tego jednego magnetara, ale istnieje około 30 innych znanych magnetarów, którym prawdopodobnie poświęci się teraz dużo dodatkowej uwagi. Astronomowie mogą skupić się na znalezieniu FRB w innych galaktykach, w których podejrzewa się obecność magnetarów. To mogłoby dać nam lepsze zrozumienie, gdyby to jedno wydarzenie było odgałęzieniem – lub ostatnim elementem układanki FRB.

„Nadal nie wiemy dokładnie, jakie mieliśmy szczęście” – mówi Bochenek. „To może się zdarzyć raz na pięć lat. Albo może się zdarzyć kilka takich rzeczy każdego roku. Ale przy większej liczbie wydarzeń moglibyśmy dokładnie powiedzieć, jakie mieliśmy szczęście… ”