Astronomowie natrafili na najodleglejszy jak dotychczas szybki błysk radiowy (fast radio burst – FRB). Został wyemitowany w galaktyce oddalonej od nas aż osiem miliardów lat świetlnych. Sygnał oznaczony jako FRB 20220610A jest także jednym z najbardziej energetycznych, jakie do tej pory zaobserwowano. W ułamku sekundy uwolnił energię, jaką emituje Słońce przez około 30 lat.
Astronomowie wykryli sygnał FRB z galaktyki oddalonej aż o osiem miliardów lat świetlnych. Sygnał oznaczony jako FRB 20220610A jest najstarszym zarejestrowanym tego typu sygnałem. Zanim dotarł do Ziemi, przez osiem miliardów lat przemierzał bezkres Wszechświata. Jest też jednym z najbardziej energetycznych. W ciągu kilku milisekund jego źródło wyemitowało równowartość energii, którą Słońce wytwarza w ciągu około 30 lat.
Naukowcy nadal nie do końca wiedzą, czym właściwie są FRB. Niektóre z nich są jednorazowe. Inne pojawiają się cyklicznie z tego samego punktu na niebie. Największą niespodzianką w przypadku FRB 20220610A jest jego wiek. - Nie wiedzieliśmy, że tak dawno temu w ogóle istniały FRB – przyznał Stuart Ryder z Uniwersytetu Macquarie w Sydney w Australii.
Wyniki o opis badań ukazał się na łamach magazynu „Science” (DOI: 10.1126/science.adf2678).
Szybkie błyski radiowe to trwające milisekundy wybuchy promieniowania rejestrowane na falach radiowych. Są niezwykle energetyczne, jednak krótki okres trwania tych zjawisk znacznie utrudnia ich badanie.
Pierwszy FRB został odkryty w 2007 roku przez Duncana Lorimera i Davida Narkevica. Od tego czasu wykryto wiele innych FRB, pochodzących niemal ze wszystkich kierunków na niebie. Większość z nich to pojedyncze, jednorazowe sygnały, w tym znaczeniu, że pochodziły z różnych źródeł. Ale kilka z nich okazało się pochodzić z tego samego punktu na niebie.
Przyczyna szybkich błysków radiowych pozostaje nieznana, ale o d momentu pierwszego zarejestrowanie FRB powstało kilka hipotez dotyczących tajemniczych sygnałów. Jedna z nich mówi, że pochodzą one od obracającej się gwiazdy neutronowej. Inna, że ich źródłem są kosmiczne kataklizmy, takie jak wybuchy supernowych albo zapadanie się gwiazd neutronowych do czarnych dziur. Jeszcze inna wskazuje na teoretyczne obiekty astronomiczne zwane blitzarami jako źródło FRB. Blitzar 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. Kolejna z koncepcji skupia się na tzw. kontaktowych układach podwójnych, czyli krążących bardzo blisko siebie dwóch gwiazdach. Te powtarzające się FRB wydają się mieć źródło w niezwykle magnetycznych gwiazdach neutronowych krążących wokół innych obiektów, okresowo wchodzących w interakcję z otaczającą je plazmą, wyzwalając ogromne wybuchy energii w falach radiowych w krótkim odstępie czasu. Nie brakuje też zwolenników twierdzenia, że są to sygnały od pozaziemskiej cywilizacji.
Na sygnał FRB 20220610A natrafili w czerwcu ubiegłego roku astronomowie z Australii. Wykryli go przy pomocy radioteleskopu ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder). Następnie wykorzystali Bardzo Duży Teleskop Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile i Obserwatorium W. M. Kecka na Hawajach, aby zlokalizować galaktykę, z której pochodził.
Badacze ustalili, że galaktyka ta jest najstarsza i leży dalej niż źródła innych zarejestrowanych do tej pory FRB. Gdy badacze sprawdzili przy pomocy teleskopów miejsce, skąd przybył do nas FRB 20220610A, odkryli, że jest to prawdopodobnie nie jedna galaktyka, a skupisko kilku galaktyk. Sugeruje to, że FRB mógł powstać w wyniku zderzeń między galaktykami.
Ustalenie źródła FRB jest dużym osiągnięciem. Do tej pory jedynie w przypadku około 50 FRB znaleziono ich źródło. To może pomóc astronomom lepiej scharakteryzować te zjawiska. Można je także wykorzystać do badań nad zupełnie inną kwestią.
Gdy szybkie błyski radiowe przemieszczają się przez galaktyki i pomiędzy nimi, przechodzą przez gorący gaz, co powoduje, że fale radiowe o niskiej częstotliwości spowalniają bardziej niż te o wyższych częstotliwościach, co jest zjawiskiem znanym jako dyspersja. Oznacza to, że fale radiowe o różnych częstotliwościach docierają do teleskopów na Ziemi w różnym czasie, co pozwala naukowcom wnioskować o obecności materiału, który jest zbyt gorący i rozproszony, aby inne typy teleskopów mogły go bezpośrednio wykryć.
- Jeśli policzymy ilość normalnej materii we Wszechświecie – atomów, z których wszyscy się składamy – okaże się, że brakuje ponad połowy tego, co powinno tam być – powiedział Ryan Shannon. - Uważamy, że brakująca materia kryje się w przestrzeni pomiędzy galaktykami, ale może być tak gorąca i rozproszona, że nie da się jej dostrzec przy użyciu normalnych technik. Szybkie błyski radiowe wykrywają ten zjonizowany materiał. Nawet w prawie idealnie pustej przestrzeni mogą „widzieć” wszystkie elektrony, co pozwala nam zmierzyć, ile materii znajduje się pomiędzy galaktykami – dodał.
FRB są zatem użytecznymi narzędziami kosmologicznymi do analizy Wszechświata, ponieważ pozwalają naukowcom wykryć i zmierzyć materię leżącą pomiędzy galaktykami, która jest obecnie dla nas niewidoczna.
Sygnał FRB 20220610A był bardziej rozproszony niż większość poprzednich, co sugeruje, że przeszedł wyboistą drogę podczas swojej podróży trwającej osiem miliardów lat. Niezwykle rozproszony sygnał oraz ogromna odległość od galaktyki macierzystej potwierdziły również to, co sugerowały poprzednie badania pobliskich FRB: im dalej się znajdują, tym bardziej rozproszone będą ich sygnały, gdy dotrą do Ziemi. Sygnał ten był również potężny i wyemitował 3,5 razy więcej energii niż maksymalna ilość przewidziana w dotychczasowych modelach.
- Chociaż nadal nie wiemy, co powoduje te potężne wybuchy energii, wydaje się jasne, że FRB są powszechnym zjawiskiem w kosmosie i że będziemy mogli je wykorzystać do wykrywania materii pomiędzy galaktykami i lepszego zrozumienia struktury Wszechświat – mówi Shannon.
Źródło: Nature, ESO, fot. ESO/M. Kornmesser
