Et af de mest mystiske kosmiske fænomener er hurtige radioudbrud. Disse er korte radiosignaler, adskillige millisekunders varighed af en ukendt art, der er resultatet af frigivelsen af en enorm mængde energi. Mere end et årti er gået siden deres opdagelse, men astrofysikere forsøger stadig at finde ud af mekanismerne for deres forekomst. Forskerne citerer neutronstjerner, sorte huller og endda sendere fra fremmede civilisationer som mulige kilder.
Mystiske signaler
Med hurtige radioudbrud frigives så meget energi i millisekunder, som Solen har udsendt over flere titusinder af år. Den førende hypotese er, at de er forårsaget af katastrofale begivenheder, såsom fusion af to neutronstjerner, et blitz, når et sort hul fordampes, eller omdannelse af en pulsar til et sort hul. I lang tid blev det antaget, at radiobarstinger kun kan forekomme én gang, men i 2015 blev det opdaget, at det tidligere optagne hurtige radioburst FRB 121102 gentages på en ikke-periodisk måde.
FRB 121102 er placeret i en dværg galakse tre milliarder lysår fra Jorden og forblev den eneste kendte kilde til tilbagevendende radioudbrud i flere år, på trods af omhyggelige søgninger. I januar 2019 optrådte imidlertid en artikel af forskere fra det canadiske samarbejde CHIME i tidsskriftet Nature, hvor det blev rapporteret, at signaler fra en anden kilde blev omregistreret - 180814. J0422 + 73. Det interferometriske radioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) har påvist seks hurtige radioudbrud, der kom fra en galakse, der er 1,3 milliarder lysår væk.
Signalerne i deres frekvensstruktur og spektrale egenskaber lignede signalerne fra FRB 121102, hvilket indikerer en lignende mekanisme for deres dannelse og den samme art af kilden. Opdagelsen indikerer eksistensen af en separat type hurtige radioudbrud, hvis årsag ikke kan være katastrofale begivenheder netop på grund af deres gentagelse.
Salgsfremmende video:
Stille galakse
I august 2019 identificerede et internationalt team af forskere først kilden til et enkelt hurtigt radioburst FRB 180924, der stammer fra en galakse fire milliarder lysår væk.
Ved hjælp af ASKAP-radiointerferometer, der er placeret i Australien, bestemte astronomer placeringen af FRB-kilden og beregnet derefter afstanden til den ved at analysere data fra de Gemini, Keck og VLT optiske jordbaserede teleskoper. Det viste sig, at radiofluen fandt sted i en massiv galakse på størrelse med Mælkevejen, 13 tusind lysår fra dens centrum. Et karakteristisk træk ved galaksen er fraværet af processer til fødslen af nye stjerner.
Dette står i kontrast til det gentagne FRB 121102-signal, der er placeret i det aktive stjerdannelsesområde. Således skal enkelte og gentagne hurtige radioudbrud have forskellige oprindelser. I tilfældet med FRB 121102 så det ud til, at radiosignalet passerede gennem et magtfuldt magnetfelt omkring en magnetar - en speciel type neutronstjerne.
Snart rapporterede astronomer ved California Institute of Technology i USA opdagelsen af en anden hurtig radiobrist FRB 190523, som også forekom i et relativt roligt miljø - i en galakse, der er analog med Mælkevejen og ligger 7,9 milliarder lysår langt fra Jorden.
Begge disse opdagelser modbeviser, at hurtige radioudbrud kun kan forekomme i unge dværggalakser, der indeholder et stort antal magnetar.
Radiointerferometer ASKAP.
Otte tvillinger
I august 2019 dukkede en artikel ud af det canadiske samarbejde CHIME i arXiv.org-fortrykslageret, der rapporterede påvisning af otte gentagne radiosignaler. To kilder til radiosignaler - FRB 180916 og FRB 181119 - blinkede mere end to gange (henholdsvis ti og tre gange), resten sendte gentagne radiosignaler kun én gang, med den længste pause mellem optagelse af radiobølger var 20 timer. Ifølge forskerne kan dette tyde på, at mange FRB'er faktisk er gentagne, men nogle er mere aktive end andre.
De fleste af de otte nye hurtige radio bursts viste et fald i signalfrekvens med hver gentagne burst, hvilket kan være nøglen til at forstå mekanismen, der producerer disse fænomener. Derudover har FRB 180916 de laveste signaldispersionshastigheder, hvilket indikerer den relative nærhed af kilden til Jorden. Det kunne også hjælpe med at bestemme arten af radio burst, konkluderede forskerne.
Helvede stjerner
I slutningen af sommeren 2019 rapporterede videnskabsmænd ved National Center for Radioastrophysics i Indien, at magnetarer stadig er en af de mest sandsynlige kilder til hurtige radioudbrud (i det mindste gentagne).
Den anomale magnetar XTE J1810-197 blev observeret med Giant Metrewave Radioteleskop. Millisekund pulser med radioemission blev registreret, der lignede blink fra gentagelse af FRB 180814. J0422 + 73.
Giant Metrewave Radioteleskop.
Denne magnet er placeret 10 tusinde lysår fra Jorden. Det blev opdaget i 2003 og ophørte gradvist med at udsende radioemission i 2008. I 2018 skete der imidlertid et nyt udbrud på det, som også gradvist begyndte at falme. Interessant nok udsender magnetarer normalt ikke radioemission, og XTE J1810-197 var den første kilde til radioemission af denne art. Dette objekts sjældenhed såvel som de gentagne radioudbrud har ført forskere til at tro, at begge fænomener kan være relateret til hinanden.
Støjende hul
I september 2019 rapporterede kinesiske astronomer, at de havde opdaget nye hurtige repetitive radio bursts (FRB'er) fra FRB 121102. Signalerne blev opdaget med et 500 meter FAST radioteleskop med en 19-bjælke-modtager i Guizhou-provinsen. Fra slutningen af august til september blev der registreret mere end 100 pigge, hvilket er et rekordstal blandt alle optagne FRB'er.
På det tidspunkt begyndte videnskabsmænd at antage, at FRB 121102 er et supermassivt sort hul, der overstiger solens masse 10-100 millioner gange og genererer et stærkt magnetfelt, og en neutronstjerne eller plasma påvirket af hullet kunne være den direkte kilde til fakler. En anden mulig forklaring er, at FRB 121102 er en magnetiseret plerion, en tåge, der brændes af stjernevinden fra en pulsar.
***
Mens hurtige radioudbrud stadig er et uforklarligt fænomen hidtil, blev der præsenteret en masse data for det videnskabelige samfund i 2019, der bringer astronomer nærmere løsningen. Det viste sig, at FRB'er kan gentages, og de gør det sandsynligvis meget ofte. I dette tilfælde genereres de af temmelig eksotiske objekter som neutronstjerner (pulsarer og magnetarer), der er placeret i et passende interstellært medium. Enkeltudbrud forekommer under mindre turbulente forhold: galakser, hvor stjernedannelse er meget langsom. Sådanne fænomener forekommer sandsynligvis virkelig på grund af katastrofale processer.
