Zarejestrowano powtarzalne wybuchy radiowe w kosmosie

Szybko wybuch radiowy FRB 121102
Międzynarodowa grupa badawcza astronomów wykryła powtarzające się, krótkotrwałe wybuchy radiowe z tego samego obszaru na niebie, pochodzące spoza Drogi Mlecznej. I wcale nie chodzi tutaj o dobrze znane pulsary. Jak pochodzenie tych tajemniczych radiowych emisji z dalekiego kosmosu tłumaczą naukowcy?

Chodzi tutaj o zjawiska nazywane "szybkimi wybuchami radiowymi", albo "szybkimi rozbłyskami radiowymi", po angielsku "fast radio bursts" (FRBs). Trwają one bardzo krótko, zaledwie kilka milisekund. Wiadomo o ich występowaniu od niecałej dekady, ale wszystkie znane do tej pory przypadki były jednorazowe. Tym razem mamy jednak do czynienia z powtarzającym się więcej razy wybuchem radiowym typu FRB.

Do tej pory hipotezy wskazywały jako źródło pochodzenia radiowych rozbłysków typu FRB zdarzenia typu kataklizmicznego, jak na przykład wybuch supernowej, albo zapadnięcie się gwiazdy neutronowej do czarnej dziury. Cały czas poszukiwano jednak powtarzalnych wersji radiowych wybuchów typu FRB. Sukces odniósł doktorant z McGill University, który jako pierwszy natrafił 5 listopada 2015 r. na taki powtarzalny przypadek. Dokonał tego podczas przeglądania wyników analiz obserwacji z radioteleskopu Arecibo. Były to dane zarejestrowane w maju i czerwcu 2015 r., poddane analizie za pomocą superkomputera McGill High Performance Computing Center.

Okazało się, że w wynikach obserwacji występuje kilka radiowych wybuchów o własnościach takich jak wybuch typu FRB z 2012 roku. Dalsze badania wykazały, że takich nowych wybuchów jest 10. Różnią się one od pojedynczych wybuchów radiowych typu FRB nie tylko powtarzalnością, ale dodatkowo jasnością i widmem. Wszystkie nowe wybuchy, podobnie jak przypadek z 2012 roku, mają zmierzoną dyspersję fal radiowych trzy razy większą niż w przypadku źródeł występujących w naszej galaktyce Drodze Mlecznej. Pomiar dyspersji pozwala na odróżnienie fal radiowych od działalności radiowej człowieka, bowiem gdy promieniowanie radiowe podróżuje w przestrzeni kosmicznej, międzygwiazdowe elektrony powodują, że fale radiowe na niższych częstotliwościach przemieszczają się nieco wolniej.

W związku z powyższymi cechami badacze przypuszczają, że źródło, które wyemitowało powtarzalny wybuch radiowy FRB znajduje się poza nasza Galaktyką. Być może jest to bardzo młoda gwiazda neutronowa z odległej galaktyki.

Wyniki badań przedstawiono w najnowszym numerze czasopisma „Nature”. Hipoteza je wyjaśniająca stoi jednak w sprzeczności z artykułem, który ukazał się w "Nature" tydzień wcześniej, a w którym inny zespół naukowców prezentuje hipotezę na temat pojedynczych szybkich błysków radiowych typu FRB, tłumacząc je wydarzeniami kataklizmicznymi, np. krótkotrwałymi błyskami gamma. Obie teorie da się jednak pogodzić, jeśli okaże się, że naukowcy natrafili na dwie osobne podklasy tego rodzaju zjawisk radiowych.

Badacze z grupy, którą kierowała Laura Spitler z Max-Planck-Institut für Radioastronomie w Bonn (Niemcy), mają nadzieję, że kiedyś uda się zidentyfikować galaktykę, z której zarejestrowano szybki wybuch radiowy typu FRB. Do tego zadania będzie jednak potrzeba większej rozdzielczości niż dysponuje radioteleskop Arecibo - największy na świecie pojedynczy radioteleskop. Naukowcy będą musieli zastosować technikę interferometrii, czyli obserwować ten sam fragment nieba jednocześnie wieloma radioteleskopami rozmieszczonymi daleko od siebie. Pozwala to uzyskać zdolność rozdzielczą taką jakby miał teleskop o średnicy równej odległości pomiędzy skrajnymi radioteleskopami.

Więcej informacji:

Źródło: Nature / ASTRON / MPIfR / McGill


Na ilustracji:
Wybuch radiowy z 2012 roku oraz 10 nowych szybkich wybuchów radiowych ze źródła FRB 121102. Na górnych wykresach pokazano wybuchy jako funkcję obserwowanej częstotliwości radiowej i sygnału zsumowanego we wszystkich częstotliwościach. Źródło: ASTRON.