Powtarzający się szybki rozbłysk radiowy z ekstremalnego środowiska

Nowa detekcja fal radiowych z powtarzającego się szybkiego rozbłysku radiowego ujawniła zdumiewająco silne pole magnetyczne w środowisku źródła, co wskazuje, że znajduje się ono w pobliżu masywnej czarnej dziury lub w mgławicy o niespotykanej sile.

Wyniki międzynarodowego zespołu astronomów pojawiły się w Nature z 11 stycznia i są wyróżnione na okładce czasopisma.

Rok temu astronomowie wskazali lokalizację enigmatycznego źródła szybkiego błysku radiowego (ang. fast radio burst - FRB) o nazwie FRB 121102 i poinformowali, że leży ono w regionie formowania się gwiazd galaktyki karłowatej oddalonej o 3 miliardy lat świetlnych od Ziemi. Ogromna odległość źródła oznacza, że uwalnia ogromną ilość energii w każdej serii – mniej więcej tyle energii w ciągu jednej milisekundy, ile Słońce uwalnia w ciągu całego dnia.

Teraz, korzystając z danych z Obserwatorium Arecibo w Puerto Rico i Teleskopu Green Bank w Zachodniej Wirginii, naukowcy wykazali, że fale radiowe z FRB 121102 są wysoko spolaryzowane. Zachowanie tej spolaryzowanej emisji umożliwia naukowcom zbadanie środowiska źródła w nowy sposób.

Kiedy spolaryzowane fale radiowe przechodzą przez obszar z polem magnetycznym, polaryzacja zostaje „skręcona” przez efekt znany jako efekt Faradaya: im silniejsze pole magnetyczne, tym większe skręcenie. Ilość skręceń obserwowana w rozbłyskach radiowych FRB 121102 jest jedną z największych, jakie kiedykolwiek zmierzono w źródle radiowym, co doprowadziło naukowców do wniosku, że wybuchy przechodzą przez wyjątkowo silne pole magnetyczne w gęstej plazmie. 

„Nie mogłem uwierzyć własnym oczom, gdy koledzy wysłali mi e-mail z wynikami. Ten rodzaj olbrzymiej rotacji Faradaya jest niezwykle rzadki. Zdaliśmy sobie sprawę, że to ogromna wskazówka, gdzie znajduje się to dziwne źródło” – mówi Kaspi, profesor fizyki w McGill i dyrektor w McGill Space Institute.

Jednym z możliwych wyjaśnień niezwykle namagnesowanego otoczenia jest to, że FRB 121102 znajduje się blisko masywnej czarnej dziury w swojej galaktyce macierzystej. Takie wysoce namagnesowane plazmy były dotychczas widziane tylko w pobliżu centrum Drogi Mlecznej, która ma swoją własną czarną dziurę. Ale autorzy spekulują także, że skręcenie rozbłysków radiowych można wyjaśnić, jeżeli FRB 121102 znajduje się w potężnej mgławicy (międzygwiazdowa chmura gazu i pyłu) lub wśród pozostałości martwej gwiazdy.

FRB to niedawno odkryta klasa przejściowych zdarzeń astrofizycznych, wywodzących się z głębi przestrzeni pozagalaktycznej. Ich fizyczna natura pozostaje tajemnicą. FRB 121102 jest jedynym znanym powtarzającym się FRB, co również podniosło kwestię, czy ma ono inne pochodzenie w porównaniu do pozornie nie powtarzających się FRB. „FRB 121102 był już wyjątkowy ze względu na jego powtórzenie; teraz obserwowana przez nas olbrzymia rotacja Faradaya po raz kolejny go wyróżniła. Jesteśmy ciekawi, czy te dwa unikalne aspekty są ze sobą powiązane” – mówi Daniele Michilli, doktorantka na Uniwersytecie w Amsterdamie i ASTRON (Holenderski Instytut Radioastronomii).

W związku z tym, że coraz więcej radioteleskopów szerokopasmowych jest już dostępnych online, więcej takich źródeł powinno zostać odkrytych w nadchodzącym roku, a astronomowie są gotowi odpowiedzieć na bardziej fundamentalne pytania dotyczące FRB.

„Teleskop CHIME w Penticton, w Kolumbii Brytyjskiej powinien być doskonałym narzędziem do wykrywania szybkich błysków fal radiowych i badania ich właściwości polaryzacyjnych. Kiedy będzie dostępny online w 2018 roku, powinien być zdolny codziennie wykrywać od kilku do kilkudziesięciu FRB dziennie” – mówi Shriharsh Tendulkar, dr hablilitowany w McGill Space Institute.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
A repeating fast radio burst from an extreme environment

Źródło: McGill University