Według nowych badań potężne impulsy radiowe pochodzące z głębi kosmosu mogą być wykorzystane do badania ukrytych zbiorników gazu otaczających pobliskie galaktyki.
Tak zwane szybkie błyski radiowe (FRB) to impulsy fal radiowych, które zazwyczaj powstają w odległości milionów do miliardów lat świetlnych od Ziemi. Pierwszy FRB został odkryty w 2007 roku, a od tego czasu znaleziono setki kolejnych. W 2020 roku instrumenty STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) i CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) wykryły potężny FRB, który wybuchł w naszej Galaktyce. Te wcześniejsze wyniki pomogły potwierdzić teorię, że te energetyczne zdarzenia są najprawdopodobniej powodowane przez martwe, namagnesowane gwiazdy zwanych magnetarami.
Ponieważ pojawia się coraz więcej FRB, naukowcy zastanawiają się, jak można je wykorzystać do badania gazu, który znajduje się pomiędzy nami a błyskami. W szczególności chcieliby oni wykorzystać FRB do badania halo rozproszonego gazu, który otacza galaktyki. Gdy impulsy radiowe zmierzają w kierunku Ziemi, gaz otaczający galaktyki powinien spowalniać fale i rozpraszać częstotliwości radiowe. W nowym badaniu naukowcy przyjrzeli się próbce 474 odległych FRB wykrytych przez CHIME, który jak do tej pory zlokalizował najwięcej tych zdarzeń, i pokazali, że 24 FRB, które przeszły przez galaktyczne halo, rzeczywiście zostały spowolnione bardziej niż te FRB, które nie przecięły halo.
Użyliśmy szybkich błysków radiowych, aby prześwietlić halo galaktyk w pobliżu Drogi Mlecznej i zmierzyć ich ukrytą materię – mówi główny autor pracy, Liam Connor.
Badanie donosi również o znalezieniu większej ilości materii wokół galaktyk niż się spodziewano, czyli około dwa razy więcej gazu niż przewidywały modele teoretyczne.
Wszystkie galaktyki są otoczone i zasilane przez masywne zbiorniki gazu, z których się narodziły. Jednak gaz ten jest bardzo rzadki i trudny do wykrycia. Te gazowe zbiorniki są ogromne. Gdyby ludzkie oko mogło zobaczyć sferyczne halo, które otacza pobliską galaktykę Andromedy, halo wydawałoby się tysiąc razy większe od Księżyca pod względem powierzchni – mówi Connor.
Naukowcy opracowali różne techniki badania ukrytych halo. Na przykład prof. Christopher Martin i jego zespół opracowali w Obserwatorium Kecka instrument o nazwie Keck Cosmic Webb Imager (KCWI), który może badać włókna gazu, które wpływają do galaktyk z halo. Nowa metoda pomiaru FRB pozwala astronomom zmierzyć całkowitą ilość materii w halo, co pomoże stworzyć obraz tego, jak galaktyki rosną i ewoluują w czasie kosmicznym.
To dopiero początek – mówi prof. Vikram Ravi, główny autor pracy. W miarę odkrywania kolejnych FRB, nasze techniki mogą być stosowane do badania pojedynczych halo o różnych rozmiarach i w różnych środowiskach, co pozwoli zająć się nierozwiązanym dotąd problemem, jak materia jest rozmieszczona we Wszechświecie.
Badacze oczekują, że w przyszłości będą wykrywane kolejne FRB. Sieć 110 anten 110-dish Deep Synoptic Array (DSA-110) wykryła już kilka FRB i zidentyfikowała galaktyki będące ich gospodarzami. Projekt ten znajduje się w należącym do Caltech Obserwatorium Radiowym Owen Valley w pobliżu Bishop w Kalifornii. W najbliższych latach naukowcy z Caltech planują budowę jeszcze większego układu, DSA-2000, który będzie zawierał 2000 anten i będzie najpotężniejszym obserwatorium radiowym, jakie kiedykolwiek zbudowano. DSA-2000 będzie wykrywać i identyfikować źródła tysięcy FRB rocznie.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Cosmic Radio Pulses Probe Hidden Matter Around Galaxies
- The observed impact of galaxy halo gas on fast radio bursts
Źródło: Caltech
Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca odległe, szybkie błyski radiowe przebijające gazowe halo wokół galaktyk w lokalnym Wszechświecie. Źródło: Courtesy of Charles Carter
