Οι αστρονόμοι μπόρεσαν να εξηγήσουν το μυστηριώδες ραδιοφωνικό μήνυμα από το διάστημα

Κάπου στις αρχές του τρέχοντος έτους, ο Brian Metzger συνειδητοποίησεότι έμεινε στον εαυτό του - χωρίς εισερχόμενες επιστολές, χωρίς διδάγματα - και αυτό που θα μπορούσε να είναι, ίσως, έτρεξε για μια απάντηση σε ένα από τα πιο επίμονα μυστήρια της αστρονομίας. Έγινε έξαλλος και προσπάθησε να προσκολληθεί στην απάντηση αυτή, ανησυχώντας ότι ένα μικρό λάθος θα μπορούσε να χαλάσει τα πάντα, ή ότι κάποιος άλλος θα έβαζε όλα τα κομμάτια μαζί πρώτα. «Προσπαθώντας να συνεχίσω, επειδή και άλλοι άνθρωποι μπορούν να το δουν», δήλωσε ο Metzger, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Columbia.

Μαζί με πολλούς άλλους επιστήμονες σε όλο τον κόσμοΟ Metgzer πέρασε τα τελευταία χρόνια το brainstorming, προσπαθώντας να καταλάβει τις γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις (FRB). Πρόκειται για χιλιοστά δευτερόλεπτα αναβοσβήνει έντονα και ανεξήγητα ραδιοσήματα που εξαπλώνονται στον ουρανό, αποκρύπτοντας προσωρινά τους ραδιοφωνικούς παλμούς στο γαλαξία μας, παρά το γεγονός ότι είναι εκατομμύρια φορές πιο μακριά. Μέχρι το 2013, πολλοί αστροφυσικοί γενικά αμφισβήτησαν την ύπαρξή τους. Με τα χρόνια, οι επιστήμονες παρείχαν δεκάδες πιθανές εξηγήσεις για το τι θα μπορούσε να τους προκάλεσε. Ένας κατάλογος περιέχει 48 ξεχωριστές θεωρίες.

Δηλαδή, υπήρχαν περισσότερες θεωρίες από τα γεγονότα που προσπάθησαν να εξηγήσουν.

Γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις: τι είναι αυτό;

Η θεωρία του FRB χρειάζεται δύο μέρη. Υπάρχει ένας ύποπτος - ένα αστροφυσικό τέρας που μπορεί να απελευθερώσει τεράστια ποσά ενέργειας. Υπάρχει ένα όπλο - κάτι που μετατρέπει αυτή την ενέργεια σε ένα φωτεινό, εκπληκτικό και ασυνήθιστο ραδιοσήμα.

Τώρα εδώ ο Metzger και οι συνάδελφοί του πιστεύουν ότιήταν σε θέση να ανακτήσει τη σκηνή του εγκλήματος. Νωρίτερα αυτό το μήνα δημοσίευσαν ένα άρθρο σχετικά με τον δικτυακό τόπο preprints του arXiv.org, στο οποίο σκιαγράφησαν μια μέθοδο για την εμφάνιση γρήγορων ραδιοφωνικών εκρήξεων από εκρήξεις σε περιοχές χώρου διακεκομμένες με πυκνά σύννεφα σωματιδίων και μαγνητικών πεδίων.

Το πρότυπό τους προτιμά, αλλά δεν απαιτεί, ένα μαγνητικόως πηγή εκρήξεων. Το Magnetar είναι ένα νεαρό αστέρι νετρονίων που μερικές φορές αμαυρώνει φορτισμένα σωματίδια με τη μορφή μιας τεράστιας έκδοσης της εκτομής της μάζας του σώματος που συμβαίνει στον ήλιο. Κάθε νέα έκρηξη καταρρέει στο περιβάλλον χάος. Όταν συμβεί αυτό, γεννιέται ένα κύμα κλονισμού, το οποίο με τη σειρά του εκπέμπει στο σύμπαν ένα σύντομο φλας ραδιοκυμάτων που μοιάζει με λέιζερ.

«Σε γενικές γραμμές, έχει σίγουρα νόημα»,λέει ο James Corden, ένας αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Cornell, προσθέτοντας, ωστόσο, ότι πρέπει να επεξεργαστούν περαιτέρω λεπτομέρειες. "Θα έλεγα ότι αυτό είναι ένα καλό άλογο για να το κάνεις."

Ωστόσο, αυτό που οι αστρονόμοι πραγματικά συμπαθούν είναιαυτή είναι η θεωρία του Metzger που δημιουργεί πολύ συγκεκριμένες προβλέψεις για το πώς θα πρέπει να μοιάζουν τα μελλοντικά FRB. Επομένως, αυτές οι προβλέψεις μπορούν να επαληθευτούν με δοκιμές. Το νέο καναδικό ραδιοτηλεσκόπιο CHIME αναμένεται να έχει μεταξύ ενός και δέκα FRB ημερησίως όταν θα λειτουργήσει με πλήρη ισχύ στα τέλη του τρέχοντος έτους. Κατά τη διάρκεια των αρχικών δοκιμών το περασμένο καλοκαίρι, ανακάλυψε δεκάδες εστίες. Τα αποτελέσματα των εργασιών του δημοσιεύθηκαν τον Ιανουάριο. "Νομίζω ότι κατά το επόμενο έτος θα μπορέσουμε να το δοκιμάσουμε πολύ καλά", λέει ο Shriharsh Tendulkar, ένας αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο McGill, μέλος της ομάδας του FRB CHIME.

Με την ταχύτητα του κρουστικού κύματος

Θεωρία που αναπτύχθηκε από τον Metgzer και τους συναδέλφους τουBen Margalit και Lorenzo Sironi, με βάση τη μεγαλύτερη ανακάλυψη στην υπόθεση FRB. Το 2016, μια ομάδα με επικεφαλής τη Laura Spitler από το Ινστιτούτο Ραδιοαστρονομίας του Max Planck στη Βόννη της Γερμανίας δημοσίευσε τα ευρήματά της στην πρώτη επαναλαμβανόμενη FRB. Προηγουμένως, κάθε μία από αυτές τις εκδηλώσεις ήταν ενιαία. Εξαιτίας αυτού, οι αστρονόμοι δεν μπόρεσαν να εντοπίσουν τον τόπο που γεννήθηκαν στον ουρανό, οπότε δεν γνώριζαν τίποτα για τις φωτοβολίδες, αν και υποψιάζαν ότι εμφανίζονται πολύ πέρα ​​από τα όρια του γαλαξία μας. Αλλά ένα φλας εμφανίστηκε μετά το άλλο.

Και σύντομα οι ραδιο αστρονόμοι κατάφεραν να το ανιχνεύσουν.προέλευση σε ένα μικρό, παραμορφωμένο γαλαξία νάνου. Προσπαθώντας να αποσύρουν κάθε ένδειξη από αυτά τα ραδιοσήματα, διαπίστωσαν ότι όλα γεννιούνται σε μια πυκνή περιοχή πλάσματος που συλλαμβάνεται από ισχυρά μαγνητικά πεδία. Επίσης, διαπίστωσαν ότι το κύμα περιβάλλεται από μια αμυδρό, αλλά σταθερή ραδιοφωνική κάλυψη. Και τον περασμένο Νοέμβριο, ο αστρονόμος Jason Hessels (μαζί με τον Spitler και άλλους) παρατήρησε κάτι παράξενο: κάθε έκρηξη κλάσματος δεύτερης διάρκειας περιέχει πραγματικά πολλά κύματα που μετατοπίζονται σταδιακά από τις υψηλότερες στις κατώτερες ραδιοσυχνότητες.

Για την ομάδα του Metgzer, αυτή η τελευταία συμβουλήφαινόταν εκπληκτικά οικείο. Στη δεκαετία του 1950, οι φυσικοί μελέτησαν τα εκρηκτικά κύματα των πυρηνικών εκρήξεων, προκειμένου να εκτιμήσουν την ισχύ εξόδου τους. Σε αυτά τα μοντέλα, τα μέτωπα σοκ των πυρηνικών εκρήξεων απορροφούν περισσότερο αέριο καθώς επεκτείνονται προς τα έξω. Αυτό το επιπρόσθετο βάρος επιβραδύνει την κρούση και καθώς επιβραδύνεται, η ακτινοβολία που εκπέμπεται από το εμπρόσθιο κλονισμό μετατοπίζεται στη συχνότητα λόγω της επίδρασης Doppler.

Ο Metgzer σκέφτηκε ότι αυτό το φαινόμενο έκρηξηςμπορεί να υποδηλώνει την πραγματική φύση του FRB. Και ξαφνικά, ξαφνικά, στις αρχές Ιανουαρίου, το τηλεσκόπιο CHIME πήρε ένα άλλο επαναλαμβανόμενο γεγονός. Αυτή τη φορά τα επαναλαμβανόμενα ραδιοσήματα παρουσίασαν την ίδια μετατόπιση συχνότητας προς τα κάτω. "Η ιδέα ξεκίνησε με την πρώτη επανάληψη", λέει ο Metzger. "Αλλά αφού είδω αυτή την εκδήλωση στο FRB, κέρδισα διπλάσιο ρυθμό".

Τώρα οι Metzger, Margalit και Sironi έχουν κυκλοφορήσει τουςπλήρες μοντέλο, βασισμένο κυρίως στην εξήγηση των εισροών και των αποτελεσμάτων από την πρώτη επανάληψη. Φανταστείτε ένα μαγνητόρ, ένα αστέρι νετρονίων μεγέθους πόλεων που σφυρηλατήθηκε σε μια σουπερνόβα πριν από μερικές δεκαετίες, με μια ζεστή και ζεστή επιφάνεια. Όπως ο ήλιος σε μια κακή μέρα, αυτός ο νεαρός μαγνήτης απελευθερώνει τυχαίες εκρήξεις που πυροβολούν ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια και ίσως ακόμη και βαρέα ιόντα σε ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Όταν ξεκινήσει αυτό το υλικό, συναντάμε παλαιότερα σωματίδια που εκπέμπονται σε προηγούμενες εκρήξεις. Όταν μια νέα εξώθηση συγκρούεται με μια παλιά, συσσωρεύεται ένα σοκ κλονισμού, μέσα στο οποίο τα μαγνητικά πεδία μαίνονται. Όταν το σοκ ωθηθεί έξω, τα ηλεκτρόνια μέσα περιστρέφονται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου, και αυτή η κίνηση δημιουργεί μια έκρηξη ραδιοκυμάτων. Καθώς το shock shock επιβραδύνεται, το σήμα μετατοπίζεται από υψηλότερες συχνότητες σε χαμηλότερες. Και οι αστρονόμοι στη Γη λαμβάνουν συναρπαστικά ραδιοφωνικά μηνύματα.

Και παρόλο που όλα ακούγονται ενδιαφέροντα, η ιδέα πρέπειθα περάσει το επόμενο στάδιο των δοκιμών στην ιστορία των γρήγορων ριπών ραδιοφώνου. Μέχρι στιγμής, αυτό είναι το πιο υπολογισμένο και βαθιά σκεπτόμενο σενάριο. "Έκαναν τους πιο λεπτομερείς υπολογισμούς και ήταν σε θέση να δώσουν συγκεκριμένες προβλέψεις για τις παρατηρήσεις", λέει ο Spitler.

Το μοντέλο Metgzer προβλέπει ένα συγκεκριμένο αριθμόχαρακτηριστικά που θα πρέπει να έχουν τα μελλοντικά FRB. Πρώτον, όλα τα μελλοντικά FRB θα πρέπει να ακολουθούν την ίδια μείωση συχνότητας. Μπορούν να εκπέμπουν ακτινοβολίες ακτίνων-γ ή ακτίνων Χ που οι αστρονόμοι όπως ο Spitler έχουν ήδη αρχίσει να ψάχνουν. Πρέπει να βρίσκονται σε γαλαξίες, όπου σχηματίζονται πολλά νέα αστέρια και εμφανίζονται φρέσκα μαγνητοσκόπια. Και όταν επαναλαμβάνουν, θα πρέπει να κάνουν διαλείμματα αφού οι αστρονόμοι παρατηρήσουν ένα μεγάλο φλας. Σε αυτό το σημείο, το σύστημα είναι τόσο βουλωμένο με υλικό που οι επακόλουθες αναλαμπές δεν μπορούν να ξεφύγουν.

Τώρα το μοντέλο Metgzer αντιμετωπίζει πολλάάλλες ακόμα βιώσιμες θεωρίες. Οι γρήγορες ριπές ραδιοσυχνοτήτων μπορεί να οφείλονται στη συγχώνευση των αστερων νετρονίων, τα οποία συλλήφθηκαν για πρώτη φορά από τα τηλεσκόπια και τους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων το 2017. Τα αστέρια των νετρονίων μπορούν να προκαλέσουν το FRB, συγκρουόμενα με άλλα αντικείμενα, όπως οι μαύρες τρύπες και οι λευκοί νάνοι, όταν αυτοί καταρρέουν οι ίδιοι σε μαύρες τρύπες ή όταν οι μαγνητικές τους γραμμές έλκονται από ισχυρές ροές πλάσματος.

Και δεν είναι σαφές αν όλα τα FRB εμφανίζονται από τον ίδιο τύπο συμβάντος.

Τα δεδομένα συνεχίζουν να συσσωρεύονται, το πεδίο στενεύει. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων πέντε μηνών, ενώ το CHIME βρισκόταν στο στάδιο της ανάθεσης, οι επιστήμονες ανακάλυψαν περισσότερες εκρήξεις που δεν παρουσίασαν ακόμη στο κοινό.

Μετά από αρκετά χρόνια μελέτης των διάσπαρτων δεδομένων και των θεωρητικών ονείρων, η λύση τελικά αποδείχθηκε ότι ήταν στο χέρι.

Εγγραφείτε στο κανάλι μας με νέα στο Telegram, για να μην χάσετε νέα από διαστημικά πεδία.