Τέσσερις νέες μελέτες δίνουν απαντήσεις σχετικά με το από πού προέρχονται οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις, οι οποίες θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο τι τις προκαλεί - αλλά οι τοποθεσίες για δύο πρόσφατα περιγραφείσες ραδιοεκρήξεις είναι εντελώς διαφορετικές
Δύο μυστηριώδεις ταχείες εκλάμψεις ραδιοκυμάτων προβληματίζουν τους αστρονόμους για άλλον λόγο απ’ αυτόν που φαντάζεσαι
Τέσσερις νέες μελέτες δίνουν απαντήσεις σχετικά με το από πού προέρχονται οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις, οι οποίες θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο τι τις προκαλεί - αλλά οι τοποθεσίες για δύο πρόσφατα περιγραφείσες ραδιοεκρήξεις είναι εντελώς διαφορετικές
Τέσσερις νέες μελέτες δίνουν απαντήσεις σχετικά με το από πού προέρχονται οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις, οι οποίες θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο τι τις προκαλεί - αλλά οι τοποθεσίες για δύο πρόσφατα περιγραφείσες ραδιοεκρήξεις είναι εντελώς διαφορετικές
Τέσσερις νέες μελέτες δίνουν απαντήσεις σχετικά με το από πού προέρχονται οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις, οι οποίες θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο τι τις προκαλεί - αλλά οι τοποθεσίες για δύο πρόσφατα περιγραφείσες ραδιοεκρήξεις είναι εντελώς διαφορετικές
Οι μυστηριώδεις ταχείες εκλάμψεις ραδιοκυμάτων από το διάστημα, διάρκειας χιλιοστών του δευτερολέπτου, έχουν κεντρίσει το ενδιαφέρον των αστρονόμων από την πρώτη ανίχνευση του φαινομένου το 2007. Τα αινιγματικά σήματα, γνωστά ως FRBs, απελευθερώνουν τόση ενέργεια σε λιγότερο από ένα ανοιγοκλείσιμο του ματιού, όση εκπέμπει ο Ήλιος σε μία ημέρα.
Οι ερευνητές προσπαθούν ακόμη να διαλευκάνουν τι είναι οι ουράνιοι παλμοί, καθώς και πώς και πού συμβαίνουν. Εξειδικευμένα τηλεσκόπια έχουν επιτρέψει στους αστρονόμους να εντοπίσουν εκρήξεις ραδιοκυμάτων εντός του Γαλαξία μας καθώς και σε απόσταση έως και 8 δισεκατομμυρίων ετών φωτός.
Τώρα, τέσσερις νέες μελέτες δίνουν απαντήσεις σχετικά με το από πού προέρχονται οι γρήγορες εκρήξεις ραδιοκυμάτων, οι οποίες θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο τι τις προκαλεί – αλλά οι τοποθεσίες για δύο πρόσφατα περιγραφείσες εκρήξεις ραδιοκυμάτων είναι εντελώς διαφορετικές.
Η μία από τις γρήγορες εκρήξεις ραδιοκυμάτων φαίνεται να προέρχεται από το χαοτικό, μαγνητικά ενεργό περιβάλλον κοντά σε έναν τύπο πυκνού άστρου νετρονίων που ονομάζεται magnetar. Εν τω μεταξύ, η άλλη γρήγορη έκρηξη ραδιοκυμάτων, την οποία οι επιστήμονες παρατήρησαν να πάλλεται κατά τη διάρκεια αρκετών μηνών, προήλθε από τα περίχωρα ενός μακρινού νεκρού γαλαξία που «λιμοκτονεί».
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μηχάνημα κυνηγιού γρήγορων εκλάμψεων ραδιοκυμάτων που ονομάζεται CHIME, ή το καναδικό ραδιοτηλεσκόπιο Hydrogen Intensity Mapping Experiment, για να αποκαλύψουν και τις δύο εκρήξεις. Το όργανο έχει επιτρέψει την ανίχνευση χιλιάδων FRBs από το 2020.
Η διαφορετική προέλευση των σημάτων υποδηλώνει ότι οι παλμοί μπορεί να έχουν διαφορετικές γεύσεις και να προέρχονται με διάφορους τρόπους.
«Αυτό είναι ένα βήμα πιο κοντά στη διαλεύκανση ενός βαθύτατου κοσμικού μυστηρίου», δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο Ryan Mckinven, συγγραφέας και των τεσσάρων μελετών. «Τα FRBs είναι πανταχού παρόντα, ωστόσο η πραγματική τους φύση παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστη. Κάθε ανακάλυψη που κάνουμε για την προέλευσή τους ανοίγει ένα νέο παράθυρο στη δυναμική του σύμπαντος».
Όσο οι επιστήμονες εντοπίζουν περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την ποικίλη προέλευση των γρήγορων εκρήξεων ραδιοκυμάτων, τόσο πιο κοντά έρχονται στην κατανόηση του τι παράγει τους παλμούς εξ αρχής.
Μια «αστραφτερή» ιστορία προέλευσης
Η αποκαλυπτική γρήγορη λάμψη μιας γρήγορης έκρηξης ραδιοκυμάτων με την ονομασία FRB 20221022A τράβηξε την προσοχή μιας διεθνούς ομάδας ερευνητών το 2022, όταν το CHIME την εντόπισε για πρώτη φορά. Το ραδιοτηλεσκόπιο, που αποτελείται από τέσσερις μεγάλους δέκτες σε σχήμα μισού σωλήνα, βρίσκεται κοντά στο Penticton της Βρετανικής Κολομβίας.
Η έκρηξη διήρκεσε μόλις 2,5 χιλιοστά του δευτερολέπτου και έφερε την ίδια φωτεινότητα με άλλες γρήγορες εκρήξεις ραδιοκυμάτων. Αλλά ήταν αξιοσημείωτη επειδή το φως που απελευθερώθηκε από την έκρηξη ήταν έντονα πολωμένο, πράγμα που σημαίνει ότι τα ραδιοκύματα κινούνται σε μεγάλο βαθμό κατά μήκος μιας συγκεκριμένης τροχιάς – σε αυτή την περίπτωση, ταξιδεύοντας με τρόπο που έμοιαζε με ομαλή καμπύλη σχήματος S.
Το μοτίβο εκπομπής των ραδιοκυμάτων υπέδειξε ότι η περιοχή που εξέπεμψε την έκρηξη ήταν περιστρεφόμενη και θύμισε στην ερευνητική ομάδα τα μαγνητάρια, ή τα έντονα μαγνητισμένα περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων που εκπέμπουν ραδιοκύματα. Οι επιστήμονες θεωρούν εδώ και πολύ καιρό ότι τα αστέρια νετρονίων, υπερπυκνά υπολείμματα πυρήνων που αφήνονται πίσω μετά την έκρηξη μεγάλων αστέρων, αποτελούν την προέλευση των γρήγορων εκρήξεων ραδιοκυμάτων.
Όταν η ομάδα εντόπισε τα ραδιοκύματα, διαπίστωσε ότι η έκρηξη προήλθε από έναν γαλαξία περίπου 200 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η ομάδα μοιράστηκε τα αποτελέσματα της μελέτης σε μια έκθεση που δημοσιεύθηκε την 1η Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature.
Όμως οι αστρονόμοι θέλησαν να προχωρήσουν ένα βήμα παραπέρα, προσδιορίζοντας την ακριβή θέση του ραδιοσήματος εντός του γαλαξία. Τα ευρήματα, που δημοσιεύονται στο ίδιο τεύχος του περιοδικού Nature, παρέχουν πρόσθετη υποστήριξη στο ότι ένα αστέρι νετρονίων δημιούργησε τη γρήγορη έκρηξη ραδιοκυμάτων.
Σε μια προσπάθεια να εξηγήσουν πώς σχηματίζονται οι FRBs, οι επιστήμονες έχουν δύο ανταγωνιστικές θεωρίες.
«Τα δημοφιλή μοντέλα προέλευσης των αστέρων νετρονίων μπορούν ουσιαστικά να χωριστούν σε δύο στρατόπεδα: Το ένα όπου το σήμα σχηματίζεται μέσα στο μαγνητικό περιβάλλον του αστέρα και το άλλο όπου συμβαίνει πολύ πιο μακριά, οδηγούμενο από ένα κρουστικό κύμα που εκτοξεύεται από το αστέρι», δήλωσε ο Mckinven, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που εντόπισε το FRB 20221022A σε έναν γαλαξία και συν-συγγραφέας της συνοδευτικής μελέτης. Είναι διδακτορικός ερευνητής στο τμήμα φυσικής του Πανεπιστημίου McGill στο Μόντρεαλ.
Για να προσδιορίσει ποιο σενάριο ίσχυε για το FRB 20221022A, η ομάδα εξέτασε τον σπινθηρισμό, ή το φαινόμενο της λάμψης που δημιουργείται όταν το φως από ένα μικρό, φωτεινό αντικείμενο, όπως ένα αστέρι, φιλτράρεται μέσα από το διαστρικό μέσο ή αέριο ενός γαλαξία. Όσο μικρότερο ή πιο μακρινό είναι ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερο τρεμοπαίζει, δήλωσε ο Dr. Kenzie Nimmo, επικεφαλής συγγραφέας της συνοδευτικής μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής Kavli στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.
«Ανακαλύψαμε ότι αυτό το FRB παρουσιάζει «τρεμόπαιγμα», παρόμοιο με το πώς τα αστέρια φαίνεται να τρεμοπαίζουν στον νυχτερινό ουρανό», δήλωσε ο Nimmo. «Η παρατήρηση αυτού του σπινθηρισμού δείχνει ότι η περιοχή από την οποία προήλθε η FRB πρέπει να είναι απίστευτα μικρή».
Το μοτίβο της έκλαμψης υποδηλώνει ότι προήλθε κοντά στην πηγή της, αντί για μια μεγαλύτερη, πιο απομακρυσμένη περιοχή που θα ανήκε σε ένα ωστικό κύμα.
Η ομάδα του Nimmo εντόπισε την έκρηξη που ήταν υπεύθυνη για την έκρηξη στη μαγνητόσφαιρα, μια μαγνητικά ενεργή περιοχή περίπου 10.000 χιλιόμετρα (6.213 μίλια) μακριά από ένα περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων. Αυτό είναι λιγότερο από την απόσταση μεταξύ της Νέας Υόρκης και της Σιγκαπούρης, δήλωσαν οι ερευνητές.
Η μεγέθυνση σε αυτή τη μικρή περιοχή γύρω από ένα αστέρι από απόσταση 200 εκατομμυρίων ετών φωτός είναι «σαν να μπορούμε να μετρήσουμε το πλάτος μιας έλικας DNA, το οποίο έχει πλάτος περίπου 2 νανόμετρα, στην επιφάνεια του φεγγαριού», δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο Kiyoshi Masui, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής στο MIT. Ο Masui ήταν συν-συγγραφέας και των δύο μελετών του Nature.
«Το FRB πρέπει να προήλθε από το έντονα μαγνητικό περιβάλλον που περιβάλλει ένα αστέρι νετρονίων, ένα από τα πιο ακραία περιβάλλοντα στο σύμπαν», δήλωσε ο Nimmo.
Το εύρημα είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι διαπιστώνουν ότι τα FRB μπορούν να δημιουργηθούν σε άμεση γειτνίαση με ένα αστέρι νετρονίων – ένα ουράνιο αντικείμενο με το ισχυρότερο γνωστό μαγνητικό πεδίο. Οι ερευνητές προσπαθούν ακόμη να καταλάβουν πώς η έκρηξη έσκασε μακριά από το μαγνητικό πεδίο του άστρου, το οποίο είναι γεμάτο με πυκνό πλάσμα, ή ιδιαίτερα φορτισμένο αέριο.
«Γύρω από αυτά τα εξαιρετικά μαγνητικά αστέρια νετρονίων, γνωστά και ως μαγνητάρια, τα άτομα δεν μπορούν να υπάρξουν – απλά θα διαλυθούν από τα μαγνητικά πεδία», δήλωσε ο Masui. «Το συναρπαστικό εδώ είναι ότι ανακαλύπτουμε ότι η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη σε αυτά τα μαγνητικά πεδία, κοντά στην πηγή, συστρέφεται και αναδιαμορφώνεται έτσι ώστε να μπορεί να απελευθερωθεί ως ραδιοκύματα που μπορούμε να δούμε στη μέση του σύμπαντος».
Η μέτρηση και η ανάλυση του τρεμοπαίγματος των FRBs στο μέλλον θα μπορούσε να είναι μια μέθοδος που θα χρησιμοποιήσουν οι αστρονόμοι για να κατανοήσουν καλύτερα τα FRBs, δήλωσε ο Nimmo.
Ο Bing Zhang, διακεκριμένος καθηγητής στο τμήμα φυσικής και αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Νεβάδα στο Λας Βέγκας, εργάζεται εδώ και χρόνια σε έρευνες που μοντελοποιούν τα σημεία προέλευσης των γρήγορων εκρήξεων ραδιοκυμάτων και έχει δει πολλές ενδείξεις από παρατηρήσεις που υποδηλώνουν ότι η μαγνητόσφαιρα θα μπορούσε να είναι η βασική αιτία. Ο Zhang δεν συμμετείχε σε καμία από τις νέες μελέτες.
«Ωστόσο, τα αποτελέσματα σπινθηρισμού που παρουσιάστηκαν από τον Nimmo έδωσαν έναν άμεσο περιορισμό στην κλίμακα της περιοχής εκπομπής … παρουσιάζοντας πολύ πειστικές αποδείξεις ότι η εκπομπή FRB προέρχεται από τη μαγνητόσφαιρα ενός μαγνητάριου», δήλωσε ο Zhang στο CNN.
Η Wen-fai Fong, μέλος της συνεργασίας CHIME που δεν συμμετείχε στις δύο μελέτες του Nature, δήλωσε ότι πιστεύει ότι η έρευνα παρέχει «τα πιο ισχυρά παρατηρησιακά στοιχεία μέχρι σήμερα που αποδεικνύουν ότι η εκπομπή ενός FRB προέρχεται κοντά στην επιφάνεια του αστέρα νετρονίων».
«Ωστόσο, έχουμε μάθει από το ότι το σύμπαν αρέσκεται να μας εκπλήσσει», δήλωσε η Fong, αναπληρώτρια καθηγήτρια φυσικής και αστρονομίας στο Κολέγιο Τεχνών και Επιστημών Weinberg του Πανεπιστημίου Northwestern. «Βρήκαμε μια μεγάλη ποικιλομορφία στον πληθυσμό, και θα μπορούσε να είναι ότι το καθένα από αυτά είναι η δική του (μοναδική) χιονονιφάδα».
Και αυτή η πολλαπλότητα είναι ακριβώς αυτό που ανακάλυψαν η Fong και οι συνεργάτες της μελετώντας μια άλλη γρήγορη έκρηξη ραδιοκυμάτων.
Σημάδια ζωής από έναν αρχαίο γαλαξία
Μια ομάδα αστρονόμων από τη συνεργασία CHIME, συμπεριλαμβανομένων των συγγραφέων των δύο μελετών του Nature, εξεπλάγη όταν μια νέα έκρηξη ραδιοκυμάτων, με την ονομασία FRB 20240209A, φούντωσε τον Φεβρουάριο του 2024 και συνέχισε να παράγει 21 επιπλέον παλμούς μέχρι τον Ιούλιο. Η έκρηξη αποτελεί αντικείμενο δύο συμπληρωματικών μελετών που δημοσιεύθηκαν την Τρίτη (21/01) στο The Astrophysical Journal Letters.
Έξι από αυτούς τους παλμούς ανιχνεύθηκαν από ένα τηλεσκόπιο με εξώστη που βρίσκεται σε απόσταση 66 χιλιομέτρων (41 μιλίων) από το CHIME. Τα outriggers είναι μικρότερες εκδόσεις του CHIME που μπορούν να βοηθήσουν τους αστρονόμους να μηδενίσουν με ακρίβεια μια συγκεκριμένη θέση όπου μια FRB προέρχεται στον νυχτερινό ουρανό.
Η ομάδα εντόπισε την επαναλαμβανόμενη γρήγορη έκρηξη ραδιοκυμάτων στην άκρη ενός γαλαξία ηλικίας 11,3 δισεκατομμυρίων ετών, 2 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τηλεσκόπια στα αστεροσκοπεία W. M. Keck και Gemini στη Χαβάη για να αποκαλύψουν περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τον αρχαίο, νεκρό γαλαξία όπου δεν σχηματίζονται νέα αστέρια.
«Φαίνεται να είναι ο πιο μαζικός γαλαξίας-ξενιστής FRB μέχρι σήμερα», δήλωσε η Tarraneh Eftekhari, επικεφαλής συγγραφέας μιας από τις μελέτες και υπότροφος της NASA Einstein στο Κέντρο Διεπιστημονικής Εξερεύνησης και Έρευνας στην Αστροφυσική του Πανεπιστημίου Northwestern, ή CIERA. «Είναι ανάμεσα στους πιο ογκώδεις γαλαξίες εκεί έξω».
Αλλά η παρακολούθηση της FRB 20240209A πίσω στην πηγή της έδειξε ότι η έκρηξη προήλθε από τα περίχωρα του γαλαξία όπου δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου αστέρια, περίπου 130.000 έτη φωτός από το γαλαξιακό κέντρο.
«Μεταξύ του πληθυσμού των FRB, αυτό το FRB βρίσκεται το πιο απομακρυσμένο από το κέντρο του γαλαξία που το φιλοξενεί», δήλωσε ο Vishwangi Shah, επικεφαλής συγγραφέας της συμπληρωματικής μελέτης και διδακτορικός φοιτητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο McGill, σε δήλωσή του. «Αυτό είναι εκπληκτικό και συναρπαστικό, καθώς οι FRB αναμένεται να προέρχονται από το εσωτερικό των γαλαξιών, συχνά σε περιοχές που σχηματίζουν αστέρια. Η θέση αυτού του FRB τόσο μακριά από τον γαλαξία-ξενιστή του εγείρει ερωτήματα σχετικά με το πώς μπορούν να συμβούν τέτοια ενεργειακά γεγονότα σε περιοχές όπου δεν σχηματίζονται νέα αστέρια».
Πριν από αυτήν την αποκάλυψη, οι επιστήμονες είχαν εντοπίσει μόνο ένα FRB στην άκρη ενός γαλαξία. Η γρήγορη έκρηξη ραδιοκυμάτων, που περιγράφηκε τον Φεβρουάριο του 2022, βρέθηκε μέσα σε ένα σμήνος αστέρων, που ονομάζεται σφαιρωτό σμήνος, στις παρυφές του γαλαξία Messier 81, που βρίσκεται 12 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Η Fong, η οποία είναι επίσης μέλος του CIERA, δήλωσε ότι πιστεύει ότι η FRB 20240209A θα μπορούσε να είναι δίδυμη του γεγονότος αυτού, αναγκάζοντας τους αστρονόμους να επανεξετάσουν πού και πώς σχηματίζονται οι γρήγορες εκρήξεις ραδιοκυμάτων.
Σχεδόν 100 εκρήξεις έχουν εντοπιστεί σε γαλαξίες, και οι περισσότερες πιθανότατα προκλήθηκαν από μαγνητάρια, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης. Τα μαγνητάρια τυπικά σχηματίζονται όταν γιγαντιαία αστέρια εκρήγνυνται σε ένα σουπερνόβα «κατάρρευσης πυρήνα», ή όταν η βαρύτητα προκαλεί την κατάρρευση ενός άστρου πάνω στον εαυτό του.
Αλλά το FRB 20240209A μπορεί να προέρχεται από ένα πυκνό σμήνος άστρων, όπου είναι πιθανό να σχηματίζονται μαγνητάρια λόγω της συγχώνευσης δύο άστρων νετρονίων ή ενός νεκρού άστρου λευκού νάνου που καταρρέει πάνω στον εαυτό του, είπαν οι ερευνητές.
Η ομάδα με επικεφαλής τον Shah έχει υποβάλει πρόταση για τη χρήση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb για παρατηρήσεις παρακολούθησης, ώστε να διαπιστωθεί αν υπάρχει ένα σμήνος αστέρων κοντά στο σημείο από το οποίο προήλθε η FRB.
«Αυτή η ανακάλυψη μας λέει ότι ίσως δεν προέρχονται όλα τα FRBs από νεαρά άστρα και ότι ίσως υπάρχουν πολλαπλοί τρόποι παραγωγής αυτών των σημάτων», δήλωσε η Eftekhari. «Ίσως υπάρχει ένας υποπληθυσμός αυτών των γεγονότων που προέρχονται από παλαιότερα συστήματα».
Λύνοντας ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος
Η κατανόηση ότι οι γρήγορες εκρήξεις ραδιοκυμάτων μπορεί να έχουν διαφορετική προέλευση είναι μόνο η κορυφή του παγόβουνου που θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν περισσότερα για αυτό που θεωρούν ότι είναι ένα από τα πιο μυστηριώδη φαινόμενα στο σύμπαν.
«Είναι σαφές ότι υπάρχει ακόμη πολύ συναρπαστικό πεδίο ανακαλύψεων όσον αφορά τις FRBs και ότι το περιβάλλον τους θα μπορούσε να κρατήσει το κλειδί για να ξεκλειδώσουμε τα μυστικά τους», δήλωσε η Eftekhari.
Διαβασε ακομα
Κάτι εξαιρετικά ασυνήθιστο συμβαίνει στη ΓηΟι αναβαθμίσεις στην τεχνολογία ανίχνευσης των FRB και η προσθήκη των τηλεσκοπίων εξώθησης θα επιτρέψουν την ανίχνευση και την ιχνηλάτηση ακόμη περισσότερων εκλάμψεων στο μέλλον, οι οποίες θα μπορούσαν ενδεχομένως να αποκαλύψουν μοτίβα και να βοηθήσουν να καθοριστεί αν επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις συμβαίνουν σε συγκεκριμένους τύπους γαλαξιών, δήλωσε η Eftekhari.
Η νέα έρευνα ρίχνει περισσότερο φως στο τι προκαλεί τις γρήγορες εκρήξεις ραδιοκυμάτων και πού συμβαίνουν, δήλωσε ο Zhang.
«Το ερώτημα πώς, είναι πιο δύσκολο και χρειάζεται πολύ περισσότερη δουλειά από τους θεωρητικούς για να το αντιμετωπίσουμε», είπε.
Ακολουθήστε το pride.gr στο Google News και ενημερωθείτε πρώτοι
