Jedan od najtajanstvenijih kozmičkih fenomena su brzi radio-rafali. To su kratki, nekoliko milisekundni radio signali nepoznate prirode, koji nastaju oslobađanjem ogromne količine energije. Prošlo je više od desetljeća od njihovog otkrića, ali astrofizičari još uvijek pokušavaju dokučiti mehanizme njihove pojave. Istraživači navode neutronske zvijezde, crne rupe, pa čak i predajnike izvanzemaljskih civilizacija kao moguće izvore.
Tajanstveni signali
S brzim radiofrekvencijama oslobađa se toliko energije u milisekundama koliko je Sunce emitiralo tijekom nekoliko desetaka tisuća godina. Vodeća hipoteza je da su uzrokovani katastrofalnim događajima, poput spajanja dvije neutronske zvijezde, bljeskanja isparavanjem crne rupe ili pretvaranja pulsara u crnu rupu. Dugo se vjerovalo da se radio-eksplozije mogu dogoditi samo jednom, no u 2015. otkriveno je da se prethodno snimljeni brzi radio-rafal FRB 121102 ponavlja na neperiodičan način.
FRB 121102 smješten je u patuljastoj galaksiji tri milijarde svjetlosnih godina od Zemlje i ostao je jedini poznati izvor ponavljajućih radio-eksplozija nekoliko godina, unatoč pažljivim pretragama. Međutim, u siječnju 2019. godine u časopisu Nature objavio se članak znanstvenika iz kanadske suradnje CHIME u kojem je objavljeno da su signali iz drugog izvora ponovno registrirani - 180814. J0422 + 73. CHIME (kanadski Hydrogen Intensity Mapping Experiment) interferometrijski radio-teleskop otkrio je šest brzih rafala koji su došli iz galaksije udaljene 1,3 milijarde svjetlosnih godina.
Signali su po svojoj frekvencijskoj strukturi i spektralnim karakteristikama nalikuli signalima iz FRB 121102, što ukazuje na sličan mehanizam njihovog formiranja i istu prirodu izvora. Otkriće ukazuje na postojanje zasebne vrste brzih radio-eksplozija, čiji uzrok ne mogu biti katastrofalni događaji upravo zbog njihove ponovne pojave.
Promotivni video:
Tiha galaksija
U kolovozu 2019. međunarodni tim znanstvenika prvi je identificirao izvor jednog brzog eksplozije radija FRB 180924, koje je nastalo u galaksiji udaljenoj četiri milijarde svjetlosnih godina.
Koristeći radio interferometar ASKAP, smješten u Australiji, astronomi su odredili lokaciju izvora FRB, a zatim izračunali udaljenost do njega, analizirajući podatke iz Bemini, Keck i VLT optičkih zemaljskih teleskopa. Pokazalo se da se radijski bljesak dogodio u masivnoj galaksiji veličine Mliječnog puta, 13 tisuća svjetlosnih godina od njegovog središta. Karakteristična karakteristika galaksije je nepostojanje procesa za rađanje novih zvijezda.
To je u suprotnosti s ponavljajućim signalom FRB 121102 koji se nalazi u aktivnom području stvaranja zvijezda. Dakle, pojedinačni i ponovljeni brzi radio-rafali trebali bi imati različito podrijetlo. U slučaju FRB 121102, činilo se da signalni signal prolazi kroz moćno magnetsko polje oko magneta - posebne vrste neutronske zvijezde.
Ubrzo su astronomi s Kalifornijskog tehnološkog instituta u Sjedinjenim Državama izvijestili o otkriću još jednog brzog radio-eksplozija FRB 190523, koji se također dogodio u relativno mirnom okruženju - u galaksiji koja je analogna Mliječnom putu i udaljena je 7,9 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje.
Oba ova otkrića opovrgavaju da se brzi radio-eksplozije mogu dogoditi samo u mladim patuljastim galaksijama koje sadrže veliki broj magnetara.
Radio interferometar ASKAP.
Osam blizanaca
U kolovozu 2019. u spremniku arxiv.org pojavio se članak kanadske suradnje CHIME, koji je izvijestio o otkrivanju osam ponavljajućih radio signala. Dva izvora radio signala - FRB 180916 i FRB 181119 - bljeskala su više od dva puta (deset i tri puta, respektivno), ostali su poslali ponovljene radio signale samo jednom, s time da je najduža stanka između snimanja radio valova bila 20 sati. Prema istraživačima, to može ukazivati na to da se mnogi FRB-ovi zapravo ponavljaju, ali neki su aktivniji od drugih.
Većina od osam novih brzih radio-eksplozija pokazala je smanjenje frekvencije signala pri svakom ponovljenom prasku, što može biti ključ za razumijevanje mehanizma koji proizvodi ove pojave. Pored toga, FRB 180916 ima najnižu stopu disperzije signala, što ukazuje na relativnu blizinu izvora do Zemlje. To bi također moglo pomoći u utvrđivanju prirode radio-eksplozije, zaključili su istraživači.
Paklene zvijezde
Krajem ljeta 2019., znanstvenici Nacionalnog centra za radioastrofiziku u Indiji izvijestili su da su magneti i dalje jedan od najvjerojatnijih izvora brzih rafala (barem ponavljajući).
Anomalni magnetar XTE J1810-197 uočen je s Giant Metrewave radio teleskopom. Zabilježeni su milisekundni impulsi radio-emisije, koji nalikuju bljeskovima ponavljanja FRB 180814. J0422 + 73.
Ogromni Metrewave radio teleskop.
Ovaj se magnetar nalazi na 10 tisuća svjetlosnih godina od Zemlje. Otkriven je 2003. godine, a postupno je prestao emitirati radio emisiju 2008. godine. No, 2018. godine na njemu se dogodio novi izboj koji je također postupno počeo izblijediti. Zanimljivo je da magnetari obično ne emitiraju radio emisiju, a XTE J1810-197 bio je prvi izvor ove radio-emisije. Rijetkost ovog objekta, kao i opetovanih radio-eksplozija, naveli su znanstvenike da vjeruju kako obje pojave mogu biti povezane jedna s drugom.
Bučna rupa
Kineski astronomi u rujnu 2019. izvijestili su da su otkrili nove brzo ponavljajuće radio-eksplozije (FRB) iz FRB 121102. Signali su otkriveni 500-metarskim radioteleskopom FAST s 19-snonskim prijemnikom u provinciji Guizhou. Od kraja kolovoza do rujna zabilježeno je više od 100 bodova, što je rekordan broj među svim zabilježenim FRB-ima.
Znanstvenici su do tada počeli pretpostavljati da je FRB 121102 supermasivna crna rupa koja premašuje masu Sunca za 10-100 milijuna puta i stvara snažno magnetsko polje, a neutronska zvijezda ili plazma pogođeni rupom mogu biti izravni izvor rakete. Drugo moguće objašnjenje je da je FRB 121102 magnetizirani plerion, maglica koju pokreće zvjezdani vjetar iz pulsara.
***
Iako brzi radiopoložaji i dalje ostaju neobjašnjivi fenomen, znanstvenoj zajednici je 2019. predstavljeno puno podataka koji astronomi približavaju rješenju. Pokazalo se da se FRB-ovi mogu ponoviti, a oni to vjerojatno čine vrlo često. U ovom slučaju ih stvaraju prilično egzotični objekti poput neutronskih zvijezda (pulsari i magnetari), smješteni u prikladnom međuzvjezdanom mediju. Pojedinačni pragovi događaju se u manje turbulentnim uvjetima: galaksije u kojima je stvaranje zvijezda vrlo sporo. Takve pojave se, najvjerojatnije, stvarno događaju zbog katastrofalnih procesa.