Czym są szybkie rozbłyski radiowe

Przelotne wybuchy energii w kosmosie, znane jako szybkie rozbłyski radiowe (FRB), były tajemnicą dla astronomów. Nowe badania sugerują, że to supernowe są głównymi czynnikami przyczyniającymi się do powstawania źródeł, które wytwarzają FRB.

Szybkie rozbłyski radiowe

.Naukowcy z Kanady zbadali 18 pobliskich gospodarzy FRB, z których wszystkie były galaktykami spiralnymi lub późnego typu. Przewaga galaktyk późnego typu sugeruje, że źródła FRB występują głównie w stosunkowo młodych galaktykach, i mogą być one wytwarzane przez supernowe, które obejmują zapadanie się rdzenia masywnej gwiazdy.

„Szybkie rozbłyski radiowe są jedną z największych tajemnic astronomii. Te niezwykle potężne wybuchy mogą pokonywać kosmologiczne odległości i emitować więcej energii niż Słońce w ciągu tysiąca lat, mimo że trwają zaledwie kilka tysięcznych sekundy. Jeszcze bardziej intrygujące jest to, że chociaż uderzają w Ziemię mniej więcej co minutę, ich pochodzenie jest nadal nieznane” – mówi Mohit Bhardwaj z Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst (CHIME/FRB) i Carnegie Mellon University.

„Badanie sugeruje, że większość lokalnych FRB prawdopodobnie pochodzi z supernowych z zapadającym się rdzeniem. W przyszłych badaniach szczególnie interesujące będzie sprawdzenie czy trend ten utrzymuje się przy większej liczbie zlokalizowanych galaktyk-gospodarzy” – mówi Bridget Andersen, współautor badania.

Badacze twierdzą, że praca ma szczególne znacznie, ponieważ rok temu, po wykryciu źródła FRB w gromadzie kulistej galaktyki Messier 81, zawierającej niezwykle starą populację gwiazd, pojawiły się spekulacje, że takie źródła mogą zdominować populację tego typu źródeł.

Bhardwaj znaznacza, że odkrycia zespołu odrzucają taki scenariusz i zamiast tego wspierają hipotezę, że szybkie rozbłyski radiowe pochodzą najczęściej z rozpadu masywnych gwiazd, często skutkującego powstawaniem czarnych dziur lub gwiazd neutronowych.

„Patrząc w przyszłość, w miarę gromadzenia większych próbek dokładniej obserwowanych FRB, możemy dalej badać te rozróżnienia zarówno dla pobliskich, jak i odległych źródeł. Przeprowadzając bardziej dogłębne analizy, mamy nadzieję udoskonalić nasze zrozumienie różnorodnego pochodzenia FRB i potencjalnie ujawnić podstawowe mechanizmy, które napędzają te kosmiczne zjawiska, rzucając światło na zawiłości wybuchów sygnału radiowego we Wszechświecie” – tłumaczy Mohit Bhardwaj.

Zespół CHIME/FRB niedawno podwoił katalog znanych powtarzających się szybkich rozbłysków radiowych i kontynuuje postępy w tej dziedzinie. Ostatnie badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.

Pochodzenie FRB

.Zrozumienie tego skąd pochodzą szybkie rozbłyski radiowe jest kluczowym wyzwaniem we współczesnej astronomii, do tej pory pozagalaktyczne FRB manifestowały się wyłącznie jako zjawiska radiowe. Identyfikując ich źródła, astronomowie mogą uzyskać nowy wgląd w ekstremalne środowiska astrofizyczne, w których powstają te sygnały, oraz mechanizmy fizyczne za nie odpowiedzialne.

„Zdolność do wskazania galaktyki, z której pochodzą szybkie rozbłyski radiowe, była kluczem do tego badania. Jednak dzięki CHIME możemy zidentyfikować tylko galaktyki macierzyste najbliższych FRB. Budujemy nowe teleskopy CHIME Outrigger w Kanadzie i USA, aby umożliwić precyzyjną lokalizację na niebie wszystkich FRB wykrytych przez CHIME. To zrewolucjonizuje tę dziedzinę” – mówi współautor Daniele Michilli, doktorant w MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research.

Zdaniem Bhardwaja, jedna z dominujących hipotez łączących szybkie rozbłyski radiowe z procesami astrofizycznymi dotyczy gwiazd neutronowych. Znaczenie tej hipotezy wzrosło w 2020 r., kiedy badacze zaobserwowali wybuchy podobne do FRB ze znanej silnie namagnesowanej gwiazdy neutronowej (SGR 1935+2154) w galaktyce Drogi Mlecznej, co doprowadziło do identyfikacji magnetarów, młodych, silnie namagnesowanych gwiazd neutronowych, jako prawdopodobnego źródła.

„Niezależnie od ich pochodzenia, szybkie rozbłyski radiowe są bardzo obiecujące dla badań kosmologicznych. Dla każdego FRB możemy oszacować ilość zjonizowanej materii, przez którą przebył sygnał w drodze na Ziemię. To jednoznacznie pozycjonuje FRB jako bardzo obiecującą sondę do badania dystrybucji zjonizowanego gazu w kosmosie” – dodaje Bhardwaj.

Teleskop Webba

.Zastępca dyrektora ds. rozwoju technologii i profesor w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Piotr ORLEAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.

„Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście „Kosmos coraz bliżej, także z Polakami„.

Oprac. EG