Eden najbolj skrivnostnih kozmičnih pojavov so hitri radijski napadi. To so kratki, nekaj milisekundni radijski signali neznane narave, ki izhajajo iz sproščanja ogromne količine energije. Od njihovega odkritja je minilo že več kot desetletje, vendar astrofiziki še vedno poskušajo ugotoviti mehanizme njihovega nastanka. Raziskovalci kot možne vire navajajo nevtronske zvezde, črne luknje in celo oddajnike iz tujih civilizacij.
Skrivnostni signali
S hitrimi radijskimi eksplozijami se v milisekundah sprosti toliko energije, kot jo sonce oddaja v več deset tisočih letih. Vodilna hipoteza je, da jih povzročajo katastrofalni dogodki, kot sta združitev dveh nevtronskih zvezd, blisk iz izhlapevanja črne luknje ali preoblikovanje pulsarja v črno luknjo. Dolgo časa je veljalo, da se radijski vklopi lahko zgodijo le enkrat, vendar je bilo leta 2015 odkrito, da se predhodno posneti hitri radijski izbruh FRB 121102 ponavlja na neperiodičen način.
FRB 121102 se nahaja v pritlikavi galaksiji tri milijarde svetlobnih let od Zemlje in kljub skrbnim iskanjem ostaja edini znani vir ponavljajočih se radijskih napadov. Vendar pa se je januarja 2019 v reviji Nature pojavil članek znanstvenikov iz kanadskega sodelovanja CHIME, v katerem so poročali, da so bili signali iz drugega vira ponovno registrirani - 180814. J0422 + 73. Interferometrični radijski teleskop CHIME (kanadski Hydrogen Intensity Mapping Experiment) je zaznal šest hitrih radijskih napadov, ki so prišli iz galaksije, oddaljene 1,3 milijarde svetlobnih let.
Signali so po svoji frekvenčni strukturi in spektralnih značilnostih spominjali na signale iz FRB 121102, kar kaže na podoben mehanizem njihovega nastanka in isto naravo vira. Odkritje kaže na ločeno vrsto hitrih radijskih napadov, katerih vzrok ne more biti katastrofalnih dogodkov ravno zaradi njihove ponovitve.
Promocijski video:
Tiha galaksija
Avgusta 2019 je mednarodna skupina znanstvenikov prvič identificirala vir enega samega hitrega radijskega praska FRB 180924, ki je nastal v galaksiji, oddaljeni štiri milijarde svetlobnih let.
S pomočjo radijskega interferometra ASKAP, ki se nahaja v Avstraliji, so astronomi določili lokacijo vira FRB in nato izračunali razdaljo do njega ter analizirali podatke iz optičnih teleskopov Gemini, Keck in VLT. Izkazalo se je, da se je radijski odsev zgodil v masivni galaksiji, velikosti Mlečne poti, 13 tisoč svetlobnih let od njenega središča. Značilna značilnost galaksije je odsotnost procesov za rojstvo novih zvezd.
To je v nasprotju s ponavljajočim se signalom FRB 121102, ki se nahaja v območju aktivnega tvorjenja zvezd. Tako bi morale biti posamične in ponavljajoče se hitre radijske različice drugačnega izvora. V primeru FRB 121102 se zdi, da radijski signal prehaja skozi močno magnetno polje okoli magnetarja - posebne vrste nevtronske zvezde.
Kmalu so astronomi s kalifornijskega tehnološkega inštituta v ZDA poročali o odkritju še enega hitrega radijskega razpoka FRB 190523, ki se je zgodil tudi v razmeroma mirnem okolju - v galaksiji, ki je analogna Mlečni poti in je od Zemlje oddaljena 7,9 milijarde svetlobnih let.
Obe odkritji ne izpodbijata, da se lahko hitri radijski napadi zgodijo le v mladih pritlikavih galaksijah, ki vsebujejo veliko število magnetov.
Radio interferometer ASKAP.
Osem dvojčkov
Avgusta 2019 se je v repozitoriju arXiv.org pojavil članek kanadskega sodelovanja CHIME, ki je poročal o zaznavi osmih ponavljajočih se radijskih signalov. Dva vira radijskih signalov - FRB 180916 in FRB 181119 - sta utripala več kot dvakrat (desetkrat ali trikrat), drugi so poslali ponovljene radijske signale samo enkrat, pri čemer je najdaljša pavza med snemanjem radijskih valov znašala 20 ur. Po mnenju raziskovalcev lahko to kaže, da se veliko FRB dejansko ponavlja, nekateri pa so bolj aktivni kot drugi.
Večina od osmih novih hitrih radijskih vklopov je pokazala zmanjšanje frekvence signala z vsakim ponovljenim poruhom, kar je lahko ključ do razumevanja mehanizma, ki povzroča te pojave. Poleg tega ima FRB 180916 najnižje stopnje disperzije signala, kar kaže na relativno bližino vira do Zemlje. Pomagalo bi lahko tudi določiti naravo radijske eksplozije, so sklenili raziskovalci.
Peklenske zvezde
Znanstveniki Nacionalnega centra za radioastrofiziko v Indiji so konec poletja 2019 poročali, da so magneti še vedno eden najverjetnejših virov hitrih radijskih eksplozij (vsaj ponavljajočih).
Z radijskim teleskopom Giant Metrewave smo opazili anomalen magnetar XTE J1810-197. Zabeleženi so milisekundni impulzi radijske oddaje, ki spominjajo na utripe iz ponavljanja FRB 180814. J0422 + 73.
Ogromen radijski teleskop Metrewave.
Ta magnetar se nahaja 10 tisoč svetlobnih let od Zemlje. Odkrili so ga leta 2003 in leta 2008 postopoma prenehali oddajati radijske emisije. Vendar se je leta 2018 na njem zgodil nov izbruh, ki je tudi postopoma začel bledeti. Zanimivo je, da magnetarji običajno ne oddajajo radijskih emisij, zato je bil XTE J1810-197 prvi vir radijskih emisij te vrste. Redkost tega predmeta in tudi ponavljajoči se radijski napadi so znanstvenike prepričali, da sta oba pojava lahko povezana.
Hrupna luknja
Kitajski astronomi so septembra 2019 sporočili, da so od FRB 121102. zaznali nove hitro ponavljajoče se radijske vdore (FRB). Signale so zaznali s 500-metrskim radijskim teleskopom FAST z 19-žarkovnim sprejemnikom v provinci Guizhou. Od konca avgusta do septembra so zabeležili več kot 100 trsov, kar je rekordno število med vsemi zabeleženimi FRB.
Znanstveniki so do takrat začeli domnevati, da je FRB 121102 supermasivna črna luknja, ki presega Sončevo maso za 10–100 milijonov krat in ustvari močno magnetno polje, nevtronska zvezda ali plazma, ki jo je luknja prizadela, pa sta lahko neposreden vir izbruhov. Druga možna razlaga je, da je FRB 121102 magnetiziran plerion, meglica, ki jo poganja zvezdni veter iz pulsarja.
***
Medtem ko hitri radijski napadi do zdaj ostajajo nepojasnjen pojav, so znanstveni skupnosti leta 2019 predstavili veliko podatkov, ki astronomom približajo rešitev. Izkazalo se je, da se FRB lahko ponovijo in to verjetno počnejo zelo pogosto. V tem primeru jih ustvarijo precej eksotični predmeti, kot so nevtronske zvezde (pulsarji in magnetarji), ki se nahajajo v primernem medzvezdnem mediju. Posamezni razpoki se zgodijo v manj burnih razmerah: galaksije, kjer nastajanje zvezd poteka zelo počasi. Takšni pojavi se najverjetneje resnično pojavijo zaradi katastrofalnih procesov.