Szybkie błyski radiowe to fenomen, który jest jedną z największych tajemnic współczesnej astrofizyki. Do tej pory sądzono, że ich źródłem są magnetary. Najnowsze odkrycie międzynarodowego zespołu, do którego należeli też badacze z Polski, może zrewidować ten pogląd.
Szybkie błyski radiowe (FRB – z ang. Fast Radio Bursts) to trwające milisekundy wybuchy promieniowania rejestrowane na falach radiowych. Są niezwykle silne – dla przykładu: w czasie jednego z najjaśniejszych błysków trwającego pięć milisekund wypromieniowana zostaje taka energia, jaką nasze Słońce generuje w ciągu miesiąca. Choć „odkryto” je około 15 lat temu, to aż do 2020 roku wszystkie, które naukowcy zaobserwowali, pochodziły z odległych galaktyk. Dopiero wtedy zaobserwowano błyski w Drodze Mlecznej.
Niestety, ze względu na uwarunkowania techniczne możemy zobaczyć jedynie najjaśniejsze błyski radiowe. Badacze nie są też stuprocentowo pewni, co jest ich przyczyną – mają wiele hipotez co do ich pochodzenia. Do tej pory jednak uznawano, że źródłem FRB są magnetary, czyli gwiazdy neutronowe o niezwykle silnych polach magnetycznych, powstające po wybuchach supernowych. O magnetarach pisaliśmy już na m.in. w artykule „Niespotykany obiekt w kosmosie emituje fale radiowe co 18 minut”.
Szybkie błyski radiowe są trudne do badania
Astronomowie są zgodni, że szybkie błyski radiowe to wynik gwałtownych procesów zachodzących w najbliższym otoczeniu wysoce namagnetyzowanych gwiazd neutronowych. Nie wiadomo jednak, dlaczego większość z nich pojawia się jako pojedyncze sygnały, podczas gdy inne źródła da się zaobserwować wielokrotnie. W niektórych przypadkach wybuchy są okresowo aktywne, tj. występują w powtarzających się regularnie odcinkach czasu. Pomaga to w planowaniu obserwacji.
Jest też sporo trudności, które napotykają badacze w obserwacjach FRB. Należy do nich przede wszystkim losowość. Doktor Gawroński, polski badacz należący do zespołu, powiedział, że „badanie aktywności źródeł FRB jest bardzo trudne, ponieważ rozbłyski są zjawiskami losowymi. To trochę jak łowienie ryb – zarzucamy wędkę i czekamy. Tak i my ustawiamy radioteleskopy i musimy cierpliwie czekać”.
Kolejnym problem jest fakt, że dla pasma radiowego, które najczęściej wykorzystuje się do obserwacji FRB, radioteleskopy obejmują spory fragment nieba. Na takim obszarze znajduje się wiele obiektów. Powoduje to, że trudno wskazać ten konkretny, z którego pochodzi dany błysk. Aby można było zrekonstruować mapy radiowe z dużą rozdzielczością obrazu, potrzebny jest tzw. interferometr – sieć teleskopów. To umożliwia wyznaczanie dokładnych pozycji wybranych obiektów.
Niemałym utrudnieniem jest też ilość danych zbieranych podczas obserwacji. Badacze potrafią nagrywać nawet 4 gigabity danych na sekundę. Konieczne są bardzo duże pojemności dysków, a dane i tak muszą być przerabiane, analizowane i kasowane na bieżąco, by zrobić miejsce na następne.
Błyski radiowe – doczekaliśmy się przełomu?
W zeszłym roku grupa astronomów z całego świata, w tym m.in. doktor Gawroński, skierowała radioteleskopy w stronę dużej i bliskiej nam galaktyki M81. Dostali oni informację od kanadyjskich naukowców z projektu CHIME, że w okolicach M81 znajduje się źródło szybkich błysków radiowych. Dla badaczy była to świetna okazja, by spróbować odkryć, co konkretnie generuje FRB. Obserwacjami zajęli się naukowcy skupieni przede wszystkim w konsorcjum PRECISE. Jego działania koncentrują się na lokalizacji źródeł FRB, szacowaniu odległości do nich oraz badanie właściwości ich środowiska.
Już przy pierwszym skierowaniu radioteleskopów na galaktykę M81 udało się zarejestrować serię czterech rozbłysków. Wkrótce potem nastąpiły kolejne dwa. Ustalenia, do których doszli naukowcy, wywołały poruszenie. Błyski pochodziły z gromady kulistej i nawet z pomocą teleskopu Hubble’a nie dało się ustalić źródła. Ponadto gromady kuliste to zbiory bardzo starych gwiazd, niemożliwym jest więc istnienie magnetarów w ich obrębie.
Czym tak naprawdę są szybkie błyski radiowe?
Jest kilka hipotez wyjaśniających to zjawisko w tym rejonie. Jedną z nich jest to, że magnetar powstał w wyniku pożerania jednego białego karła przez drugiego. Taki proces destabilizuje strukturę gwiazdy, a to prowadzi do jej termojądrowej eksplozji. Takie wyjaśnienie jednak zakładałoby, że wybuch białego karła miał miejsce niedawno w skali kosmicznej, a zatem pozostałości powinny być dla nas widoczne. Tymczasem nie udało się znaleźć na to dowodów.
Inne wytłumaczenie zakłada, że w wyniku zderzenia się dwóch starych gwiazd (białych karłów i/lub gwiazd neutronowych) powstała tzw. kilonowa. Nie jest to jednak scenariusz prawdopodobny w naszym najbliższym otoczeniu Wszechświata.
Wyniki odkrycie dokonane przez zespół, w którym pracuje doktor Gawroński, opublikowano w piśmie „Nature”. Wyjaśniając odrobinę Wszechświat, dokładają jednocześnie kolejną tajemnicę do rozwikłania. Astronomia stale się rozwija i stawia coraz więcej pytań badaczom. Wciąż odkrywamy nowe obiekty i zjawiska – o czym pisaliśmy na przykład w artykule „Tysiące galaktyk na nowej mapie wszechświata”.
Źródło: Nauka w Polsce i Uniwersytet Mikołaja Kopernika