Przejdź do treści

Pierwszy wysokoenergetyczny odpowiednik gwałtownych rozbłysków radiowych?

Po raz pierwszy astronomowie odkryli coś, co może być wysokoenergetycznym odpowiednikiem szybkich błysków radiowych (ang. FRB, Fast radio bursts). Błyski takie pojawiają się nagle, trwają bardzo krótko, są niezwykle jasne - i wciąż stanowią dla astronomów zagadkę.

Szybkie błyski radiowe mają też olbrzymie energie - na falach radiowych równe energii, jaką nawet Słońce musiałoby emitować przez tysiące lat. Z dużym prawdopodobieństwem pochodzą spoza naszej Galaktyki, nie wiadomo jednak, co je wywołuje. Jeśli dałoby się zaobserwować znaczną ilość wystarczająco szybkich błysków, pomogłyby one w badaniach ośrodka międzygalaktycznego - jego gęstości, turbulentności i wielkości obecnych w nim pól magnetycznych. Jak dotąd astronomowie nie mieli jednak możliwości zmierzenia położeń i odległości do FRB z konieczną dla takich badań dokładnością.

Aby móc dobrze określić źródło błysku radiowego na niebie, trzeba zlokalizować sygnał pochodzący z tego samego miejsca, ale na innej długości fali elektromagnetycznej. Naukowcy z Penn State University postanowili wykorzystać w tym celu dane zbierane przez satelity Swift i Integral. Oba te teleskopy orbitalne wykrywają promieniowanie gamma i rentgenowskie - czyli wysokoenergetyczny zakres znajdujący się na drugim końcu widma w stosunku do fal radiowych.

Okazało się, że tylko trzy z wielu znanych nam, szybkich błysków radiowych weszły w pole widzenia satelity Swift (z czego jeden z nich dwa razy), jednak żaden nie został dostrzeżony przez teleskop Integral. Astronomom ostatecznie udało się wykryć jeden trwający półtorej minuty “wybuch” promieniowania gamma, który pojawił się w tym samym czasie i miejscu co rozbłysk radiowy oznaczony jako FRB 131104. Z punktu widzenia statystyki istnieje ponad 99% szans na to, że oba te zdarzenia są ze sobą powiązane. A jeżeli faktycznie tak jest, jest to pierwszy przypadek szybkiego błysku radiowego wykrytego również na innej długości fali. Niestety, problemem jest w tym przypadku dość słaba rozdzielczość takich obserwacji i fakt, że dokładne źródło promieni gamma jest trudne do zlokalizowania.

Jeśli jednak oba te błyski - zaobserwowane w skrajnie różnych częściach widma - mają to samo fizyczne źródło, astronomowie są już bliżej rozwiązania tej wieloletniej zagadki. Problemem jest wciąż natura tych wysokoenergetycznych zdarzeń. Nie jest jasne, co może powodować tak dużą emisję energii jednocześnie w zakresie radiowym i gamma. Wydaje się, że obiekty mogące utworzyć silny rozbłysk w wysokich energiach - takie jak na przykład wybuchające supernowe - nie powinny jednocześnie generować szybkich błysków radiowych. Temat pozostaje więc nadal otwarty. Jedno jest pewne - większa ilość odpowiedników FRB wykrytych na wysokich energiach da naukowcom nowe możliwości w zakresie dalszych ich badań.

Szybkie błyski radiowe są interesujące także ze względu na modne dziś badania nad tak zwaną siecią kosmiczną - wielkoskalową strukturą Wszechświata. W listopadowym wydaniu Science naukowcy z Caltech (USA) i Australii donoszą o odkryciu jeszcze innego szybkiego błysku radiowego. FRB 150807 jest jednym z najsilniejszych, jakie kiedykolwiek zarejestrowano. Każdy z takich rozbłysków jest rozmyty na różnych długościach fal radiowych, a miara jego dyspersji wskazuje na to, przez jak wielkie ilości kosmicznej plazmy ich sygnał musiał przejść na swej drodze do ziemskiego odbiornika. Im większe rozmycie, tym więcej plazmy na drodze fal. Jednak sygnał FRB 150807 jest rozmyty najmniej ze wszystkich znanych nam błysków radiowych -  co sugeruje, że wywołujący go obiekt powinien znajdować się stosunkowo blisko nas. Nie musi wprawdzie leżeć w obrębie naszej Galaktyki, ale miara jego dyspersji wskazuje na to, że niewiele mu do tego brakuje.

Oszacowano także wielkość pola magnetycznego działającego pomiędzy Ziemią a źródłem szybkiego błysku radiowego - mierząc dyspersję i to, jak polaryzacja sygnału zmienia się wraz z częstotliwością. Pole magnetyczne okazuje się mieć takie samo natężenie jak w przypadku znanego pulsara leżącego w obrębie Drogi Mlecznej. Nadal więc nie wiem, czy błysk pochodzi faktycznie z naszej Galaktyki, ale zmierzone pole magnetyczne może na to wskazywać.

Dla naukowców ma to pewien sens. Kosmos jest niczym olbrzymia sieć zbudowana z gazu, ze strukturami obserwowanymi w skalach miliardów lat świetlnych, w których galaktyki są złapane i uwięzione niczym muchy. Jeśli wielkie pola magnetyczne miałyby działać w tych samych skalach, musiałyby być powiązane z jakimś spójnym przepływem plazmy, ale teoretycy wykluczają taki przepływ. Pomiar wartości pola magnetycznego dla FRB 150807 jest więc potwierdzeniem tych przewidywań.

Wyniki te mogą wydawać się nieco ulotne, ale stanowią coś, na co naukowcy od lat bardzo liczyli -  stanowią nadzieję dla przyszłych badań ośrodka międzygalaktycznego przy pomocy szybkich błysków radiowych. A jest co badać - cienkie obłoki plazmy znajdujące się pomiędzy galaktykami według niektórych oszacowań zawierają nawet  40% “normalnej” (nie ciemnej) materii we Wszechświecie.


Czytaj więcej:



Źródło: Sky & Telescope

Zdjęcie: dane zebrane przez orbitalny teleskop promieni gamma, Swift, pokazują potencjalny wysokoenergetyczny odpowiednik błysku radiowego FRB 131104. Dolny obraz to zbliżenie na zarejestrowany sygnał. Czarne kółko odpowiada obszarowi nieba, jaki radioteleskop z Parkes Observatory obserwował podczas przypadkowego wykrycia FRB 131104. W jego obrębie widoczny jest oznaczone na czerwono maksimum sygnału w energiach gamma.
Źródło: J. J. DeLaunay / Penn State University