Kosmisko radio uzliesmojumu nezināmā būtība

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Viena no noslēpumainākajām kosmiskajām parādībām ir ātri radio uzliesmojumi. Tie ir īsi, vairāku milisekundu ilgumi nezināma rakstura radiosignāli, kas rodas, izdalot milzīgu enerģijas daudzumu. Kopš to atklāšanas ir pagājuši vairāk nekā desmit gadi, taču astrofiziķi joprojām cenšas noskaidrot to rašanās mehānismus. Kā iespējamos avotus pētnieki min neitronu zvaigznes, melnos caurumus un pat citplanētiešu civilizāciju raidītājus.

Noslēpumaini signāli

Ar ātriem radio uzliesmojumiem milisekundēs tiek atbrīvots tik daudz enerģijas, cik Saule ir izstarojusi vairāku desmitu tūkstošu gadu laikā. Galvenā hipotēze ir tāda, ka tos izraisa katastrofāli notikumi, piemēram, divu neitronu zvaigžņu saplūšana, melnā cauruma iztvaikošanas uzliesmojums vai pulsāra pārvēršanās melnajā caurumā. Ilgu laiku valdīja uzskats, ka radio uzliesmojumi var notikt tikai vienu reizi, taču 2015. gadā atklājās, ka iepriekš ierakstītais ātrais radio uzliesmojums FRB 121102 atkārtojas neperiodiskā veidā.

FRB 121102 atrodas pundurgalaktikā trīs miljardu gaismas gadu attālumā no Zemes un vairākus gadus palika vienīgais zināmais atkārtotu radio uzliesmojumu avots, neskatoties uz rūpīgu meklēšanu. Taču 2019. gada janvārī žurnālā Nature parādījās Kanādas sadarbības CHIME zinātnieku raksts, kurā tika ziņots par signālu pārreģistrāciju no cita avota - 180814. J0422 + 73. CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) interferometriskais radioteleskops ir fiksējis sešus ātrus radio uzliesmojumus, kas nāca no galaktikas, kas atrodas 1,3 miljardu gaismas gadu attālumā.

Signāli pēc to frekvenču struktūras un spektrālajiem raksturlielumiem atgādināja FRB 121102 signālus, kas norāda uz līdzīgu to veidošanās mehānismu un vienādu avota raksturu. Atklājums liecina par atsevišķa veida ātro radio uzliesmojumu esamību, ko katastrofāli notikumi nevar izraisīt tieši to atkārtošanās dēļ.

Klusā galaktika

2019. gada augustā starptautiska zinātnieku komanda pirmo reizi identificēja avotu vienam ātram radiouzliesmojumam FRB 180924, kura izcelsme ir galaktikā četru miljardu gaismas gadu attālumā.

Izmantojot ASKAP radio interferometru, kas atrodas Austrālijā, astronomi noteica FRB avota atrašanās vietu un pēc tam aprēķināja attālumu līdz tam, analizējot datus no Gemini, Keck un VLT optiskajiem zemes teleskopiem. Izrādījās, ka radio uzliesmojums noticis masīvā galaktikā Piena Ceļa lielumā, 13 tūkstošu gaismas gadu attālumā no tās centra. Raksturīga galaktikas iezīme ir jaunu zvaigžņu dzimšanas procesu trūkums.

Tas ir pretstatā atkārtotajam signālam FRB 121102, kas atrodas aktīvās zvaigžņu veidošanās reģionā. Tādējādi atsevišķiem un atkārtotiem ātrajiem radio pārraidēm ir jābūt atšķirīgai izcelsmei. FRB 121102 gadījumā radio signāls šķita iziet cauri spēcīgam magnētiskajam laukam ap magnetāru, īpaša veida neitronu zvaigzni.

Drīzumā Kalifornijas Tehnoloģiju institūta astronomi ASV ziņoja par cita ātrā radiouzliesmojuma FRB 190523 atklāšanu, kas arī notika salīdzinoši mierīgā vidē - galaktikā, kas ir analoga Piena Ceļam un atrodas 7,9 miljardu gaismas gadu attālumā. no Zemes.

Abi šie atklājumi atspēko, ka ātri radio uzliesmojumi var notikt tikai jaunās pundurgalaktikās, kurās ir liels skaits magnetāru.

Astoņi dvīņi

2019. gada augustā arXiv.org pirmsdrukas repozitorijā parādījās Kanādas sadarbības organizācijas CHIME raksts, kurā tika ziņots par astoņu atkārtotu radiosignālu noteikšanu. Divi radiosignālu avoti - FRB 180916 un FRB 181119 - mirgoja vairāk nekā divas reizes (attiecīgi desmit un trīs reizes), pārējie atkārtoti raidīja radiosignālus tikai vienu reizi, garākā pauze starp radioviļņu ierakstīšanu bija 20 stundas. Pēc pētnieku domām, tas var norādīt, ka daudzi FRB faktiski atkārtojas, bet daži ir aktīvāki nekā citi.

Lielākā daļa no astoņiem jaunajiem ātrajiem radio uzliesmojumiem uzrādīja signāla frekvences samazināšanos ar katru atkārtotu sēriju, kas var būt atslēga, lai izprastu mehānismu, kas rada šīs parādības. Turklāt FRB 180916 ir viszemākie signāla izkliedes rādītāji, kas norāda uz avota relatīvo tuvumu Zemei. Tas varētu arī palīdzēt noteikt radio uzliesmojuma raksturu, secināja pētnieki.

Elles zvaigznes

2019. gada vasaras beigās Indijas Nacionālā radioastrofizikas centra zinātnieki ziņoja, ka magnetāri joprojām ir viens no visticamākajiem ātru radio uzliesmojumu avotiem (vismaz atkārtotiem).

Anomālais magnēts XTE J1810-197 tika novērots ar Giant Metrewave radioteleskopu. Tika reģistrēti radio emisijas milisekundes impulsi, kas atgādina uzplaiksnījumus no atkārtotas FRB 180814. J0422 + 73.

Šis magnetārs atrodas 10 tūkstošu gaismas gadu attālumā no Zemes. Tas tika atklāts 2003. gadā, un 2008. gadā tas pakāpeniski pārtrauca raidīt radio emisijas. Tomēr 2018. gadā uz tā notika jauns uzliesmojums, kas arī pamazām sāka izgaist. Interesanti, ka magnetāri parasti neizstaro radio emisiju, un XTE J1810-197 bija pirmais šāda veida radio emisijas avots. Šī objekta retums, tāpat kā atkārtoti radio uzliesmojumi, lika zinātniekiem domāt, ka abas parādības var būt saistītas viena ar otru.

Trokšņains caurums

2019. gada septembrī Ķīnas astronomi ziņoja, ka ir atklājuši jaunus ātri atkārtojošus radio uzliesmojumus (FRB) no FRB 121102. Signāli tika atklāti ar 500 metru FAST radioteleskopu ar 19 staru uztvērēju Guidžou provincē. No augusta beigām līdz septembrim reģistrēti vairāk nekā 100 tapas, kas ir rekordliels skaits starp visiem reģistrētajiem FRB.

Līdz tam laikam zinātnieki sāka pieņemt, ka FRB 121102 ir supermasīvs melnais caurums, kas 10-100 miljonus reižu pārsniedz Saules masu un rada spēcīgu magnētisko lauku, un cauruma ietekmētā neitronu zvaigzne vai plazma varētu būt tiešs. uzliesmojumu avots. Vēl viens iespējamais izskaidrojums ir tāds, ka FRB 121102 ir magnetizēts plerions, miglājs, ko darbina zvaigžņu vējš no pulsāra.

Lai gan ātri radio uzliesmojumi līdz šim nav izskaidroti, 2019. gadā zinātnieku aprindām tika iesniegts daudz datu, kas tuvina astronomus risinājumam. Izrādījās, ka FRB var atkārtot, un, iespējams, viņi to dara ļoti bieži. Šajā gadījumā tos ģenerē diezgan eksotiski objekti, piemēram, neitronu zvaigznes (pulsāri un magnetāri), kas atrodas piemērotā starpzvaigžņu vidē. Atsevišķi uzliesmojumi notiek mazāk nemierīgos apstākļos: galaktikās, kur zvaigžņu veidošanās notiek ļoti lēni. Šādas parādības, visticamāk, patiešām notiek katastrofālu procesu dēļ.