Kosmiliste raadiosaavutuste tundmatu olemus

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Üks müstilisemaid kosmilisi nähtusi on kiired raadiopursked. Need on lühikesed, mitme millisekundi pikkused tundmatu iseloomuga raadiosignaalid, mis tulenevad tohutu hulga energia vabanemisest. Nende avastamisest on möödunud üle kümne aasta, kuid astrofüüsikud püüavad endiselt välja selgitada nende esinemise mehhanisme. Teadlased nimetavad võimalike allikatena neutrontähti, musti auke ja isegi tulnukate tsivilisatsioonide saatjaid.

Salapärased signaalid

Kiirete raadiopursete korral vabaneb millisekundites sama palju energiat, kui palju Päike on mitmekümne tuhande aasta jooksul kiirganud. Juhtiv hüpotees on, et need on põhjustatud katastroofidest, nagu näiteks kahe neutrontähe ühinemine, musta augu aurustumisest tekkinud sähvatus või pulsari muutumine mustaks auguks. Pikka aega arvati, et raadiosaake võib esineda vaid üks kord, kuid 2015. aastal avastati, et varem salvestatud kiire raadiolaine FRB 121102 kordub mitteperioodiliselt.

FRB 121102 asub Maast kolme miljardi valgusaasta kaugusel asuvas kääbusgalaktikas ja jäi mitmeks aastaks vaatamata hoolikatele otsingutele ainsaks teadaolevaks korduvate raadiopursete allikaks. 2019. aasta jaanuaris ilmus aga ajakirjas Nature Kanada koostööprojekti CHIME teadlaste artikkel, milles teatati teisest allikast – 180814. J0422 + 73 – pärinevate signaalide ümberregistreerimisest. Interferomeetriline raadioteleskoop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) on registreerinud kuus kiiret raadiosaadet, mis tulid 1,3 miljardi valgusaasta kaugusel asuvast galaktikast.

Signaalid oma sagedusstruktuurilt ja spektriomadustelt meenutasid FRB 121102 signaale, mis viitab nende tekkemehhanismile ja allika samale olemusele. Avastus viitab eraldi tüüpi kiirete raadiopurskete olemasolule, mida katastroofilised sündmused ei saa põhjustada just nende kordumise tõttu.

Vaikne galaktika

2019. aasta augustis tuvastas rahvusvaheline teadlaste rühm esimest korda üheainsa kiire raadiopurske FRB 180924 allika, mis pärines nelja miljardi valgusaasta kaugusel asuvast galaktikast.

Austraalias asuva raadiointerferomeetri ASKAP abil määrasid astronoomid FRB allika asukoha ja arvutasid seejärel Gemini, Kecki ja VLT optiliste maapealsete teleskoopide andmeid analüüsides kauguse selleni. Selgus, et raadiosähvatus leidis aset Linnutee suuruses massiivses galaktikas, mis asub selle keskpunktist 13 tuhande valgusaasta kaugusel. Galaktika iseloomulik tunnus on uute tähtede sünniprotsesside puudumine.

See on vastupidine korduvale signaalile FRB 121102, mis asub aktiivse tähtede moodustumise piirkonnas. Seega peavad üksikud ja korduvad kiired raadiosaagid olema erineva päritoluga. FRB 121102 puhul näis raadiosignaal läbivat võimsa magnetvälja magnetari ümber, mis on eritüüpi neutrontäht.

Peagi teatasid USA California Tehnoloogiainstituudi astronoomid järjekordse kiire raadiosaaki FRB 190523 avastamisest, mis leidis samuti aset suhteliselt rahulikus keskkonnas – Linnuteega analoogses galaktikas, mis on 7,9 miljardi valgusaasta kaugusel. Maalt.

Mõlemad avastused lükkavad ümber, et kiired raadiopursked võivad toimuda ainult noortes kääbusgalaktikates, mis sisaldavad suurt hulka magnetare.

Kaheksa kaksikut

2019. aasta augustis ilmus arXiv.org trükiettehoidlasse Kanada koostööpartneri CHIME artikkel, mis teatas kaheksa korduva raadiosignaali tuvastamisest. Kaks raadiosignaali allikat - FRB 180916 ja FRB 181119 - vilkusid üle kahe korra (vastavalt kümme ja kolm korda), ülejäänud saatsid korduvaid raadiosignaale vaid korra, kusjuures pikim paus raadiolainete salvestamise vahel oli 20 tundi. Teadlaste sõnul võib see viidata sellele, et paljud FRB-d on tegelikult korduvad, kuid mõned on aktiivsemad kui teised.

Enamik kaheksast uuest kiirest raadiosaatest näitas signaali sageduse vähenemist iga korduva purskega, mis võib olla võti neid nähtusi tekitava mehhanismi mõistmisel. Lisaks on FRB 180916-l madalaim signaali hajumise määr, mis näitab allika suhtelist lähedust Maale. Uurijad järeldasid, et see võib aidata ka määrata raadiopaake iseloomu.

Põrgu tähed

2019. aasta hilissuvel teatasid India riikliku radioastrofüüsika keskuse teadlased, et magnetarid on endiselt üks kõige tõenäolisemaid kiirete (vähemalt korduvate) raadiolöökide allikaid.

Anomaalset magnetari XTE J1810-197 vaadeldi Giant Metrewave raadioteleskoobiga. Salvestati millisekundilised raadiokiirguse impulsid, mis meenutasid FRB 180814. J0422 + 73 korduvate sähvatusi.

See magnetar asub Maast 10 tuhande valgusaasta kaugusel. See avastati 2003. aastal ja 2008. aastal lõpetas see järk-järgult raadioemissiooni. 2018. aastal tekkis sellel aga uus puhang, mis samuti tasapisi vaibuma hakkas. Huvitaval kombel ei kiirga magnetarid tavaliselt raadiokiirgust ja XTE J1810-197 oli esimene sedalaadi raadiokiirguse allikas. Selle objekti haruldus, nagu ka korduvad raadiosaapad, on pannud teadlased uskuma, et mõlemad nähtused võivad olla üksteisega seotud.

Lärmakas auk

2019. aasta septembris teatasid Hiina astronoomid, et nad tuvastasid FRB 121102-st uued kiired korduvad raadiosaapad (FRB). Signaalid tuvastati Guizhou provintsis 500-meetrise FAST raadioteleskoobiga, millel oli 19-kiire vastuvõtja. Augusti lõpust septembrini registreeriti üle 100 naelu, mis on rekordarv kõigi registreeritud FRB-de seas.

Selleks ajaks hakkasid teadlased oletama, et FRB 121102 on ülimassiivne must auk, mis ületab Päikese massi 10-100 miljonit korda ja tekitab võimsa magnetvälja ning mille otsene võib olla neutrontäht või -plasma, mida augu mõjutab. rakettide allikas. Teine võimalik seletus on see, et FRB 121102 on magnetiseeritud plerioon, udukogu, mida toidab pulsari tähetuule.

Kuigi kiired raadiopursked on seni selgitamata, esitati 2019. aastal teadusringkondadele palju andmeid, mis toovad astronoomid lahendusele lähemale. Selgus, et FRB-sid saab korrata ja ilmselt teevad nad seda väga tihti. Sel juhul tekitavad need üsna eksootilised objektid, nagu neutrontähed (pulsarid ja magnetarid), mis asuvad sobivas tähtedevahelises keskkonnas. Üksikud pursked tekivad vähem turbulentsetes tingimustes: galaktikates, kus tähtede teke on väga aeglane. Sellised nähtused tekivad tõenäoliselt katastroofiliste protsesside tõttu.