Dodano: 04 maj 2020r.

Odkryto pierwszy sygnał FRB pochodzący z naszej galaktyki

Astronomowie zarejestrowali pierwszy sygnał FRB (szybki błysk radiowy – fast radio burst), który wydaje się mieć źródło w naszej własnej galaktyce. Uczeni sądzą, że są bliscy rozwiązania zagadki tajemniczych sygnałów radiowych, których detekcje do tej pory wskazywały na źródła pozagalaktyczne. Według nich za emisją FRB mogą stać magnetary – gwiazdy neutronowe o bardzo silnym polu magnetycznym.

magnetar

 

Szybkie błyski radiowe (Fast radio burst – FRB) to wysokoenergetyczne zjawisko astrofizyczne o nieznanym pochodzeniu. Przejawia się jako krótkotrwały impuls radiowy, trwający 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 lub nawet większej.

Dotychczas rejestrowano wyłącznie FRB pochodzące spoza naszej galaktyki. Teraz astronomowie z całego świata zaobserwowali szybki błysk radiowy wydający się pochodzić z Drogi Mlecznej. Naukowcy wskazują, że prawdopodobnie za emisją FRB stoją gwiazdy neutronowe o bardzo silnym polu magnetycznym – magnetary.

Nasz własny FRB

28 kwietnia 2020 roku magnetar o nazwie SGR 1935 + 2154 znajdujący się w odległości zaledwie 30 000 lat świetlnych wyemitował sygnał zarejestrowany przez obserwatoria radiowe na całym świecie. Dostrzegły go też naziemne oraz kosmiczne obserwatoria rentgenowskie. Pozornie pojedynczy, 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 – powiedział 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.

Naukowcy wciąż analizują dane zebrane podczas obserwacji z końca kwietnia, dlatego ich wyniki są jeszcze niepewne, ale wielu wydaje się zgadzać, że być może udało się w końcu wskazać źródło szybkich wybuchów radiowych.

Pierwszy sygnał FRB zarejestrowano w 2007 roku. Od tamtego czasu odnotowano setki podobnych zdarzeń pochodzących niemal ze wszystkich kierunków na niebie. Większość z nich to pojedyncze, jednorazowe sygnały, w tym znaczeniu, że pochodziły z różnych źródeł, co znacznie utrudnia badania nad zjawiskiem. Kilka z nich okazało się pochodzić z tego samego punktu na niebie, a jeden powtarza się w regularnych cyklach.

Uczeni nie poznali jeszcze mechanizmów powstawania tych sygnałów. Co więcej, dotychczas nie do końca sprecyzowane były nawet ich źródła. Od momentu pierwszego zarejestrowania FRB wysiłki naukowców skupiają się na ustaleniu ich przyczyny. Powstało kilka hipotez dotyczących tajemniczych sygnałów. Jedne mówią, że mogą one pochodzić od teoretycznych obiektów zwanych blitzarami. To odmiana gwiazdy neutronowej, której masa jest na tyle duża, by zapaść się w czarną dziurę, ale zapobiega temu siła odśrodkowa pochodząca z dużej prędkości wirowania gwiazdy. Inne koncepcje skupiają się na tzw. kontaktowych układach podwójnych, czyli krążących bardzo blisko siebie dwóch gwiazdach. Jeszcze inne wskazują, że ich źródłem są kosmiczne kataklizmy, takie jak wybuchy supernowych, albo zapadanie się gwiazd neutronowych do czarnych dziur. Oczywiście są i tacy, którzy wierzą, że to sygnał emitowany przez obce cywilizacje.

Jedną z prezentowanych wcześniej koncepcji dotyczących powstania tajemniczych sygnałów FRB były magnetary i nowe badania wydają się tę koncepcję potwierdzać.

Magnetary

Magentary to szczególny typ gwiazd neutronowych. 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. Uczeni wskazują też, że może istniej wiele mechanizmów powstania FRB, których obecnie nie jesteśmy w stanie wykryć, a rozbłysk magnetarowy może być jednym z nich.

Związek między FRB i magnetarami

Sygnał zarejestrowany z magnetara SGR 1935 + 2154, wykryty przez wiele obserwatoriów, w tym Swift, AGILE czy radioteleskop CHIME, początkowo wyglądał względnie normalnie, zgodnie z zachowaniem obserwowanym w innych magnetarach. Dopiero dane z CHIME pokazały jego moc. Sygnał był tak silny, że system nie był w stanie go dokładnie oszacować.

- Po dokładnej analizie danych sygnał z SGR 1935 + 2154 wskazuje na niskim poziom mocy w porównaniu do innych FRB, ale pasuje do ich profilu - powiedział Kulkarni.

Wraz z sygnałem z kwietnia uczeni zarejestrowali także emisje promieniowania rentgenowskiego, czego nie ma w przypadku pozagalaktycznych FRB. Takie emisje są dość powszechne w wybuchach magnetarów. Zdaniem astrofizyka Sandro Mereghetti z Narodowego Instytutu Astrofizyki we Włoszech, emisja ta nie była szczególnie silna ani w inny sposób niezwykła, ale sugeruje jednak, że w FRB może być jeszcze dużo do odkrycia.

- To bardzo intrygujące zdarzenie i potwierdza związek między FRB i magnetarami - powiedział Mereghetti. - Zidentyfikowane do tej pory FRB mają charakter pozagalaktyczny. Nigdy nie zostały wykryte w promieniach X. Wybuch promieniowania rentgenowskiego o jasności podobnej do SGR 1935 + 2154 byłyby niewykrywalne dla źródła pozagalaktycznego - dodał.

Należy jednak pamiętać, że analizy są na dość wczesnym etapie. Oczywiście, nawet jeśli SGR 1935 + 2154 okaże się faktycznie pochodzić z magnetaru, to nie będzie to oznaczać, że magnetary są jedynym źródłem szybkich impulsów radiowych. Niektóre sygnały zachowują się bardzo odmiennie od innych, co może wskazywać na różne mechanizmy powstawania. 

 

Źródło: Science Alert, fot. ESO/L. Calçada