Neznámá povaha kosmických rádiových záblesků

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Jedním z nejzáhadnějších kosmických jevů jsou rychlé rádiové záblesky. Jedná se o krátké rádiové signály s trváním několika milisekund neznámé povahy, které jsou výsledkem uvolnění obrovského množství energie. Od jejich objevu uplynulo více než deset let, ale astrofyzici se stále snaží přijít na mechanismy jejich výskytu. Výzkumníci uvádějí jako možné zdroje neutronové hvězdy, černé díry a dokonce i vysílače mimozemských civilizací.

Tajemné signály

Při rychlých rádiových záblescích v milisekundách se uvolní tolik energie, kolik Slunce vyzařovalo za několik desítek tisíc let. Hlavní hypotézou je, že jsou způsobeny katastrofickými událostmi, jako je splynutí dvou neutronových hvězd, záblesk při vypařování černé díry nebo přeměna pulsaru v černou díru. Dlouho se věřilo, že rádiové vzplanutí může nastat pouze jednou, ale v roce 2015 se zjistilo, že dříve zaznamenaný rychlý rádiový vzplanutí FRB 121102 se neperiodicky opakuje.

FRB 121102 se nachází v trpasličí galaxii tři miliardy světelných let od Země a po několik let zůstával jediným známým zdrojem opakujících se rádiových záblesků, navzdory pečlivému pátrání. V lednu 2019 se však v časopise Nature objevil článek vědců z kanadské spolupráce CHIME, ve kterém se psalo o přeregistraci signálů z jiného zdroje - 180814. J0422 + 73. Interferometrický radioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) zaznamenal šest rychlých rádiových vzplanutí, které pocházely z galaxie vzdálené 1,3 miliardy světelných let.

Signály svou frekvenční strukturou a spektrální charakteristikou připomínaly signály z FRB 121102, což ukazuje na podobný mechanismus jejich vzniku a stejný charakter zdroje. Objev naznačuje existenci samostatného typu rychlých rádiových vzplanutí, které nemohou být způsobeny katastrofickými událostmi právě kvůli jejich opakování.

Tichá galaxie

V srpnu 2019 mezinárodní tým vědců poprvé identifikoval zdroj jediného rychlého rádiového vzplanutí FRB 180924, který vznikl v galaxii vzdálené čtyři miliardy světelných let.

Pomocí radiového interferometru ASKAP umístěného v Austrálii astronomové určili polohu zdroje FRB a poté vypočítali vzdálenost k němu analýzou dat z pozemních optických dalekohledů Gemini, Keck a VLT. Ukázalo se, že k radiové erupci došlo v masivní galaxii o velikosti Mléčné dráhy, 13 tisíc světelných let od jejího středu. Charakteristickým rysem galaxie je absence procesů pro zrod nových hvězd.

To je na rozdíl od opakujícího se signálu FRB 121102, který se nachází v oblasti aktivní tvorby hvězd. Jednotlivé a opakující se rychlé rádiové dávky tedy musí mít různý původ. V případě FRB 121102 se zdálo, že rádiový signál prochází silným magnetickým polem kolem magnetaru, speciálního typu neutronové hvězdy.

Astronomové z Kalifornského technologického institutu ve Spojených státech brzy oznámili objev dalšího rychlého rádiového vzplanutí FRB 190523, ke kterému došlo také v relativně klidném prostředí - v galaxii, která je analogická Mléčné dráze a je vzdálená 7,9 miliardy světelných let. ze Země.

Oba tyto objevy vyvracejí, že k rychlým rádiovým zábleskům může dojít pouze v mladých trpasličích galaxiích, které obsahují velké množství magnetarů.

Osm dvojčat

V srpnu 2019 se v repozitáři arXiv.org objevil článek kanadské spolupráce CHIME, který informoval o detekci osmi opakujících se rádiových signálů. Dva zdroje rádiových signálů - FRB 180916 a FRB 181119 - zablikaly více než dvakrát (desetkrát, respektive třikrát), zbytek vyslal opakované rádiové signály pouze jednou, přičemž nejdelší pauza mezi záznamem rádiových vln byla 20 hodin. Podle výzkumníků to může naznačovat, že mnoho FRB se skutečně opakuje, ale některé jsou aktivnější než jiné.

Většina z osmi nových rychlých rádiových záblesků vykazovala pokles frekvence signálu s každým opakovaným zábleskem, což může být klíčem k pochopení mechanismu, který tyto jevy vyvolává. Kromě toho má FRB 180916 nejnižší míry rozptylu signálu, což ukazuje na relativní blízkost zdroje k Zemi. Mohlo by to také pomoci určit povahu rádiového výbuchu, uzavřeli výzkumníci.

Pekelné hvězdy

Koncem léta 2019 vědci z Národního centra pro radioastrofyziku v Indii oznámili, že magnetary jsou stále jedním z nejpravděpodobnějších zdrojů rychlých rádiových záblesků (alespoň opakovaných).

Anomální magnetar XTE J1810-197 byl pozorován pomocí Giant Metrewave Radio Telescope. Byly zaznamenány milisekundové pulzy rádiové emise, připomínající záblesky z opakujícího se FRB 180814. J0422 + 73.

Tento magnetar se nachází 10 tisíc světelných let od Země. Byl objeven v roce 2003 a v roce 2008 postupně přestal vydávat rádiové emise. V roce 2018 na něm ale došlo k novému ohnisku, které také začalo postupně odeznívat. Zajímavé je, že magnetary obvykle nevyzařují rádiové vyzařování a XTE J1810-197 byl prvním zdrojem rádiového vyzařování tohoto druhu. Vzácnost tohoto objektu, stejně jako opakované rádiové záblesky, vedla vědce k domněnce, že oba jevy spolu mohou souviset.

Hlučná díra

V září 2019 čínští astronomové oznámili, že detekovali nové rychlé opakující se rádiové záblesky (FRB) z FRB 121102. Signály byly detekovány 500metrovým radioteleskopem FAST s 19paprskovým přijímačem v provincii Guizhou. Od konce srpna do září bylo zaznamenáno více než 100 hrotů, což je rekordní počet mezi všemi zaznamenanými FRB.

V té době začali vědci předpokládat, že FRB 121102 je supermasivní černá díra, která přesahuje hmotnost Slunce 10-100 milionkrát a generuje silné magnetické pole, a neutronová hvězda nebo plazma zasažené dírou by mohly být přímým zdroj světlic. Dalším možným vysvětlením je, že FRB 121102 je magnetizovaný plerion, mlhovina poháněná hvězdným větrem z pulsaru.

Zatímco rychlé rádiové záblesky zůstávají zatím nevysvětlené, v roce 2019 bylo vědecké komunitě předloženo mnoho dat, která astronomům přibližují řešení. Ukázalo se, že FRB se dají opakovat a asi to dělají velmi často. V tomto případě jsou generovány spíše exotickými objekty, jako jsou neutronové hvězdy (pulsary a magnetary), umístěné ve vhodném mezihvězdném prostředí. Jednotlivé výbuchy se vyskytují v méně turbulentních podmínkách: galaxie, kde je tvorba hvězd velmi pomalá. K takovým jevům s největší pravděpodobností skutečně dochází v důsledku katastrofických procesů.