Dodano: 06 listopad 2020r.

Naukowcy namierzyli źródło sygnałów FRB w naszej galaktyce

Większość z dotychczasowych detekcji sygnałów FRB (szybkie błyski radiowe - fast radio burst) wskazywały na źródła spoza Drogi Mlecznej. Ale końcem kwietnia tego roku naukowcy po raz pierwszy zaobserwowali sygnały FRB pochodzące z naszej galaktyki. Wstępna badania wskazywały, że ich źródłem był znajdujący się w pobliżu centrum galaktyki magnetar – typ gwiazdy neutronowej o bardzo silnym polu magnetycznym. Teraz trzy badania opublikowane w piśmie „Nature” potwierdziły wcześniejsze spekulacje wskazujące, że kwietniowy FRB dotarł do nas z magnetara SGR 1935+2154.

Naukowcy namierzyli źródło sygnałów FRB w naszej galaktyce

 

Sygnały FRB od momentu ich odkrycia pobudzały wyobraźnię wielu osób. Ich tajemnicza natura doprowadziła do powstania wielu hipotez dotyczących ich źródła. Niektóre z nich mówiły, że mogą one pochodzić od szybko obracających się gwiazd neutronowych. Inne, że ich źródłem są kosmiczne kataklizmy, takie jak wybuchy supernowych, albo zapadanie się gwiazd neutronowych do czarnych dziur. Były też bardzo egzotyczne koncepcje, które mówiły, że stoją za nimi obce cywilizacje pragnące się z nami skontaktować. Teraz trzy nowe badania opublikowana na łamach „Nature” (1, 2, 3) rzucają nieco więcej światła na te enigmatyczne sygnały.

Szybkie błyski radiowe

Sygnały FRB to wysokoenergetyczne zjawisko astrofizyczne, które przejawia się krótkotrwałymi impulsami radiowymi, trwającymi średnio kilka milisekund. Mimo że zdarzenia te są bardzo krótkie, to niosą ze sobą potężną ilość energii, porównywalną do energii wyemitowanej przez Słońce przez cały dzień.

Pierwszy szybki błysk radiowy zarejestrowano w 2007 roku. Od tego czasy uczeni skatalogowali setki podobnych sygnałów. Sygnały docierały ze wszystkich kierunków na niebie. Większość z nich to pojedyncze, jednorazowe sygnały, w tym znaczeniu, że pochodziły z różnych źródeł, choć kilka z nich okazało się pochodzić z tego samego punktu na niebie i regularnie powtarzać. Większość z nich miała źródło pozagalaktyczne, ale w końcem kwietnia tego roku badaczom udało się zarejestrować sygnał, który wydawał się mieć źródło w naszej Galaktyce. Już we wstępnych badaniach naukowcy wskazali, że prawdopodobnie za emisją tych FRB stoją gwiazdy neutronowe o bardzo silnym polu magnetycznym – magnetary.

FRB pochodzący z Drogi Mlecznej

28 kwietnia 2020 roku magnetar o nazwie SGR 1935 + 2154 znajdujący się w odległości 30 tys. lat świetlnych od nas wyemitował sygnał zarejestrowany przez obserwatoria radiowe na całym świecie. Dostrzegły go też naziemne oraz kosmiczne obserwatoria rentgenowskie. Trwający milisekundę wybuch niósł ze sobą niewiarygodne ilości energii i z łatwością mógłby być dostrzeżony z innej galaktyki.

- Gdyby ten sam sygnał pochodził z pobliskiej galaktyki, dla nas wyglądałby on jak typowy FRB – mówił w maju Shrinivas Kulkarni z Caltech, członek projektu STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2), w którym również zarejestrowano sygnał radiowy. - Czegoś podobnego nigdy nie widzieliśmy – dodał.

Kwietniowy sygnał oznaczony jako FRB 200428, był pierwszym, który dosyć precyzyjnie pozwalał prześledzić sygnał z powrotem do źródła – magnetara. Uczeni sugerują, że każdego dnia może występować dziesiątki tysięcy sygnałów FRB, jednak problem w ich badaniu jest taki, że dotychczas nie było sprecyzowanego ich źródła, zatem uczeni nie wiedzieli, w którym kierunku patrzeć, by zarejestrować sygnał, który trwa niezwykle krótko.

FRB 200428 trwał mniej niż milisekundę i niósł ze sobą ogromną ilość energii. Uczeni oszacowali, że wytworzenie równoważnej mocy energetycznej zajęłoby naszemu Słońcu około 10 tys. razy więcej czasu. Profil energetyczny tego wydarzenia jest zgodny z tym, co naukowcy zaobserwowali w przypadku innych FRB, których źródło było poza Drogą Mleczną. Względna bliskość tego sygnału pozwoliła znaleźć więcej wskazówek na temat jego źródła.

Magnetary

Magnetary od dawna były głównymi podejrzanymi w poszukiwaniu źródła szybkich rozbłysków radiowych. To szczególny rodzaj gwiazd neutronowych. Są to niezwykle gęste pozostałości po masywnych gwiazdach, o masach kilkadziesiąt razy większych od masy naszego Słońca, które dokonały żywota w eksplozji supernowej. Ale magnetary mają znacznie silniejsze pola magnetyczne niż zwykłe gwiazdy neutronowe - około 1000 razy silniejsze.

Proces powstawania magentarów jest słabo poznany. Wiadomo, że regularnie emitują promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie gamma. Ale zazwyczaj gwiazdy o takiej masie zapadają się w czarne dziury i nie powstają z nich gwiazdy neutronowe. Do tego na początkowych etapach ewolucji pola magnetyczne tych obiektów są stosunkowo słabe.

Astronomowie sugerują, że zarejestrowany końcem kwietnia sygnał mógł powstać w wyniku starcia sił grawitacji i pola magnetycznego, co doprowadziło do rozbłysku magnetarowego.

Energia FRB 200428 była porównywalna z podobnymi sygnałami spoza naszej galaktyki, co wzmacniając argumenty przemawiające za tym, że to magnetary były są źródłem większości tego typu sygnałów pozagalaktycznych. - To pierwszy raz, kiedy udało nam się powiązać jeden z tych egzotycznych, szybkich błysków radiowych z konkretny obiektem astrofizycznym – powiedział profesor Kiyoshi Masui, który kierował analizą jasności FRB prowadzoną przez zespół naukowców z radioteleskopu CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment).

Naukowcom udało się połączyć FRB z magnetarem dzięki jego aktywności. Uczeni wskazują, że byłby to niewiarygodny zbieg okoliczności, gdyby te dwa zdarzenia z tego samego obszaru na niebie nie były ze sobą powiązane.

Wybuchy magnetarów zostały zaproponowane jako źródło innych FRB, ale ich pochodzenie jest nadal niejasne. Uczeni wskazują, że może istnieć wiele mechanizmów powstawania FRB, których obecnie nie jesteśmy w stanie wykryć.


Źródło: MIT, fot. McGill University Graphic Design Team