Namierzyliśmy tajemniczy sygnał z kosmosu. Wiemy, co go wysyła
Szybkie błyski radiowe (FRB) to jedna z największych zagadek współczesnej astrofizyki. Trwają milisekundy, niosą potężną energię i nikt do końca nie wie, co je tworzy. Teraz międzynarodowy zespół badaczy zrobił ogromny krok w stronę rozwiązania tej tajemnicy. Kluczową rolę w tym sukcesie odegrał radioteleskop pod Toruniem.
Kosmos wciąż do nas mruga, a my wciąż próbujemy zrozumieć, co chce nam przekazać. Szybkie błyski radiowe (Fast Radio Bursts, FRB) to ultrakrótkie, ale niezwykle intensywne impulsy energii, które przylatują do nas z niewyobrażalnych odległości.
Większość z nich to zdarzenia jednorazowe - błysk i cisza. Jednak niewielka część tych sygnałów się powtarza, co daje astronomom szansę na ich dokładniejsze zbadanie. Właśnie to udało się zrobić w przypadku źródła oznaczonego jako FRB 20190417A (nie, to nie jest ciąg przypadkowych znaków), a wyniki badań rzucają nowe światło na ekstremalne zjawiska zachodzące we Wszechświecie.
Wyniki tych badań opublikowano w The Astrophysical Journal Letters.
Teleskop wielkości Ziemi i polski wkład
Sukces ten nie byłby możliwy bez współpracy na skalę globalną. Badania prowadził zespół pod kierownictwem astronomów z Holandii, ale w polowaniu na sygnał brała udział cała armia instrumentów badawczych. Wykorzystano sieć EVN (European VLBI Network). To system radioteleskopów rozsianych nie tylko po Europie, ale i poza nią. Działają one w taki sposób, jakby stanowiły jeden gigantyczny instrument o rozmiarach całej Ziemi.
W tym elitarnym gronie znalazł się polski akcent, i to nie byle jaki. W badaniach brał udział radioteleskop z Obserwatorium Astronomicznego w Piwnicach, należący do Instytutu Astronomii UMK.
Toruński radioteleskop jest istotną częścią europejskich badań nad zjawiskiem FRB. Udało się nam oszacować podstawowe parametry fizyczne źródła emisji radiowej powiązanego z FRB 20190417A, co jest niezbędnym krokiem do zrozumienia jego pochodzenia - tłumaczy dr Marcin Gawroński z Instytutu Astronomii UMK.
To, co osiągnęli naukowcy, to majstersztyk precyzji. Sygnały zbierane przez anteny rozsiane po świecie trafiają do Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) w Holandii, gdzie są łączone w procesie korelacji. Efekt? Możliwość wyznaczenia pozycji źródła na niebie z dokładnością, która nie mieści się w głowie.
Aby uzmysłowić skalę tego osiągnięcia, badacze użyli plastycznego porównania. Precyzja lokalizacji FRB 20190417A jest porównywalna do dostrzeżenia torebki leżącej na wieży Eiffla przez osobę stojącą w Nowym Jorku. Dzięki tak niesamowitej rozdzielczości (milisekundy łuku kątowego) udało się potwierdzić coś przełomowego: sygnały FRB pochodzą z wnętrza zwartego źródła stałej emisji radiowej.
Ekstremalne środowisko i kosmiczne niemowlęta
Obiekt FRB 20190417A, odkryty pierwotnie przez konsorcjum CHIME/FRB, od początku wydawał się nietypowy. Sugerowano, że znajduje się w gęstym i silnie magnetycznym środowisku, ale brakowało dowodów. Teraz je mamy. Alexandra Moroianu, główna autorka badań, potwierdza, że błyski i stałe źródło radiowe pokrywają się przestrzennie. To zaledwie czwarty taki przypadek w historii, gdzie udało się bezpośrednio powiązać FRB ze stałym promieniowaniem.
Co to oznacza w praktyce? Zaczyna nam się wyłaniać pewien wzorzec. Powtarzające się FRB wydają się lubić ekstremalne towarzystwo, obszary zjonizowanej plazmy i potężne pola magnetyczne, często wewnątrz karłowatych galaktyk, które intensywnie produkują nowe gwiazdy. Obserwowane stałe źródło jest zwarte (ma mniej niż 80 lat świetlnych średnicy) i przypomina pozostałość po supernowej.
Więcej na Spider's Web:
- Trafili na sygnał radiowy z kosmosu. Ma 8 miliardów lat i pomoże rozwiązać wielką zagadkę
- Myśleli, że odkryli nowe zjawisko w kosmosie. Trop zaprowadził ich do kuchni
- Tajemniczy szybki błysk radiowy wraca po dwóch miesiącach ciszy
- Kosmos wysłał tajemniczy sygnał. Najjaśniejszy rozbłysk, jaki widzieliśmy
Wiodąca hipoteza mówi, że za te kosmiczne fajerwerki odpowiadają najprawdopodobniej magnetary, gwiazdy neutronowe o niewyobrażalnie silnym polu magnetycznym. Co więcej, jeśli to one zasilają te źródła, muszą być, w skali astronomicznej, niemowlakami. Naukowcy szacują, że obiekty te mają mniej niż tysiąc lat. Dzięki pracy Polaków i międzynarodowego zespołu powoli zaczynamy rozumieć te kosmiczne potwory.
Nowe obserwacje wykonywane regularnie przez EVN, w tym antenę toruńską, umożliwiają precyzyjne wyznaczanie pozycji kolejnych źródeł FRB. Lokalizacja FRB 20190417A i powiązanie tego obiektu ze źródłem stałej emisji radiowej demonstrują istotność tego typu projektów, które są niezbędne do zrozumienia pochodzenia szybkich błysków radiowych i procesów fizycznych stojących za tym fenomenem – dodaje dr Gawroński.
Za pomocą kolejnych obserwacji i detekcji innych obiektów FRB z użyciem EVN astronomowie mają nadzieję ustalić, czy źródła stałej emisji radiowej to krótkotrwała faza wspólna dla wielu FRB, czy też cecha definiująca odrębną populację tych zjawisk.
Główna ilustracja: Artystyczna wizualizacja szybkich błysków radiowych emitowanych przez odległe źródło. Grafika: Daniëlle Futselaar/ASTRON
