prostor

Astronomi su mogli objasniti tajanstvenu radio poruku iz svemira

Negdje početkom ove godine, shvatio je Brian Metzgerda je prepušten sam sebi - bez dolaznih pisama, bez pouke - i što je možda, samo možda, osjećao kao odgovor na jednu od najupornijih zagonetki astronomije. Postao je bijesan i pokušao se držati tog odgovora, brinući se da bi mala pogreška mogla sve pokvariti, ili da bi netko drugi najprije stavio sve dijelove. "Pokušavam pratiti, jer to mogu vidjeti i drugi ljudi", kaže Metzger, astrofizičar sa Sveučilišta Columbia.

Zajedno s mnogim drugim znanstvenicima širom svijetaMetgzer je posljednjih nekoliko godina proveo brainstorming, pokušavajući shvatiti brze radio-rafale (FRB). To su milisekundni bljeskovi intenzivnih i neobjašnjivih radio signala koji se šire nebom, privremeno zatamnjujući radio pulsare u našoj galaksiji, iako su oni milijuni puta dalje. Do 2013. mnogi astrofizičari uglavnom su sumnjali u njihovo postojanje. Tijekom godina, znanstvenici su dali na desetke mogućih objašnjenja za ono što bi mogao biti razlog njihovog pojavljivanja. Jedan katalog sadrži 48 zasebnih teorija.

To jest, bilo je više teorija od samih događaja, koje su pokušali objasniti.

Brzi radijski rafali: što je to?

Teorija FRB-a treba dva dijela. Postoji sumnjivac - astrofizičko čudovište koje može osloboditi ogromne količine energije. Postoji oružje - nešto što pretvara tu energiju u svijetli, nevjerojatni i neobični radio signal.

Sada ovdje Metzger i njegovi kolege to vjerujuuspjeli vratiti mjesto zločina. Ranije ovog mjeseca, objavili su članak na web stranici arXiv.org-a, u kojem su nacrtali metodu za pojavu brzih radiozapada od eksplozija u prostorima u kojima je bilo gustih oblaka čestica i magnetskih polja.

Njihov model preferira, ali ne zahtijeva magnetarkao izvor eksplozija. Magnetar je mlada neutronska zvijezda koja ponekad pobija nabijene čestice u obliku ogromne verzije izbacivanja koronalne mase koja se pojavljuje na suncu. Svaka nova eksplozija pada u okolni nered. Kada se to dogodi, rađa se udarni val, koji, pak, emitira kratki laserski bljesak radiovalova u svemir.

"Općenito govoreći, definitivno ima smisla",kaže James Corden, astrofizičar sa Sveučilišta Cornell, dodajući, međutim, da je potrebno razraditi daljnje detalje. - Rekao bih da je ovo dobar konj.

Međutim, ono što astronomi stvarno vole jeto je ono što Metzgerova teorija generira prilično specifična predviđanja o tome kako bi trebali izgledati budući FRB-i. Stoga se ta predviđanja mogu provjeriti testiranjem. Očekuje se da će novi kanadski radio-teleskop CHIME imati između jednog i deset FRB-a dnevno kada će raditi punim kapacitetom krajem ove godine. Tijekom početnih testova prošlog ljeta otkrio je desetak epidemija. Rezultati njegova rada objavljeni su u siječnju. "Mislim da ćemo u sljedećoj godini moći tako dobro testirati", kaže Shriharsh Tendulkar, astrofizičar sa Sveučilišta McGill, član tima FRB CHIME.

Na brzini udarnog vala

Teorija koju je razvio Metgzer i njegove kolegeBen Margalit i Lorenzo Sironi, na temelju najvećeg napretka u slučaju FRB. U 2016. godini, tim pod vodstvom Laure Spitler iz Instituta Max Planck za radio astronomiju u Bonnu, Njemačka, objavio je svoje nalaze na prvom ponovljenom FRB-u. Ranije je svaki od tih događaja bio jedinstven. Zbog toga astronomi nisu mogli pratiti gdje su rođeni na nebu, pa nisu znali ništa o bakljama, iako su sumnjali da se pojavljuju daleko izvan naše galaksije. No jedan se bljesak pojavio za drugim.

I uskoro su ga mogli otkriti radio astronomi.podrijetla u maloj, deformiranoj patuljastoj galaksiji. Pokušavajući stisnuti svaki trag iz tih radio signala, otkrili su da se sve rađa u gustoj regiji plazme zarobljene jakim magnetskim poljima. Također su otkrili da je val bio okružen tamnom, ali stabilnom radio rasvjetom. I prošlog studenog, astronom Jason Hessels (zajedno sa Spitlerom i drugima) primijetio je nešto čudno: svaki prasak u djeliću sekunde zapravo sadrži nekoliko valova koji se postupno pomiču prema dolje s viših na niže radio frekvencije.

Za Metgzer tim, ovaj posljednji tipčinilo se iznenađujuće poznatim. Pedesetih godina prošlog stoljeća fizičari su proučavali eksplozivne valove nuklearnih eksplozija kako bi procijenili svoju izlaznu snagu. U tim modelima, šok fronte nuklearnih eksplozija apsorbiraju više plina dok se šire prema van. Ta dodatna težina usporava udar, a kako usporava, zračenje emitirano iz fronte šoka usporava se zbog učestalosti Dopplera.

Metgzer je mislio da je to učinak eksplozijemože nagovijestiti pravu prirodu FRB-a. I odjednom, iznenada, početkom siječnja, teleskop CHIME pokupio je još jedan ponavljajući događaj. Ovaj put ponovljeni radio signali pokazali su isti pomak prema dolje. "Ideja je nastala prvim ponavljanjem", kaže Metzger. "Ali nakon što sam vidio ovu manifestaciju u FRB-u, zaradio sam dvostruki tempo."

Sada su Metzger, Margalit i Sironi izdali svojecjeloviti model koji se uglavnom temelji na objašnjenju ulaza i izlaza iz prvog ponavljanja. Zamislite magnetar, gradsku veličinu neutronske zvijezde krivotvorenu u supernovi nekoliko desetljeća prije, s kipućom i valovitom površinom. Poput sunca u lošem danu, ovaj mladi magnetar oslobađa slučajne pucnjeve koji pale elektrone, pozitrone i možda čak i teške ione na brzinama blizu brzine svjetlosti.

Kada se ovaj materijal pokrene, susreće sesa starijim česticama emitiranim u prethodnim rafalima. Kada se novo izbacivanje sudari sa starim, akumulira udarni šok, unutar kojeg se bune magnetska polja. Kada se potisne šok, unutrašnjost elektrona okreće se uzduž linija magnetskog polja, a taj pokret stvara prasak radiovalova. Kako se šok usporava, signal se pomiče s viših na niže. A astronomi na Zemlji primaju uzbudljive radio poruke.

I iako sve to zvuči zanimljivo, ideja bi trebalaće proći sljedeću fazu testiranja u povijesti brzih radiozapada. Do sada je to najračunije i dublje promišljen scenarij. "Napravili su najdetaljnije izračune i mogli su dati određena predviđanja za zapažanja", kaže Spitler.

Metgzerov model predviđa niz specifičnihznačajke koje bi trebali imati budući FRB. Prvo, svi budući FRB-ovi trebaju slijediti isto smanjenje frekvencije. Mogu pokazati emisije gama zraka ili rendgenskih zraka koje su astronomi poput Spitlera već počeli tražiti. Trebaju biti u galaksijama, u kojima se stvaraju nove zvijezde i pojavljuju se svježi magnetari. A kada se ponavljaju, trebali bi se odmoriti nakon što astronomi promatraju veliki bljesak. U ovom trenutku, sustav je tako začepljen materijalom koji naknadni bljeskovi ne mogu pobjeći.

Sada se Metgzerov model suočava s mnogodruge, još uvijek održive teorije. Brzi radijski rafali mogu nastati spajanjem neutronskih zvijezda, koje su prvi put uhvatili teleskopi i detektori gravitacijskih valova u 2017. godini. Neutronske zvijezde mogu dovesti do FRB-a, sudarajući s drugim objektima, kao što su crne rupe i bijeli patuljci, kada se sami sruše u crne rupe ili kad njihove jake sile plazme izvlače svoje magnetske sile.

Nije jasno da li se svi FRB pojavljuju iz jednog tipa događaja.

Podaci se i dalje akumuliraju, polje se sužava. Tijekom proteklih pet mjeseci, dok je CHIME bio u fazi puštanja u rad, znanstvenici su pronašli više rafala koje još nisu prezentirali javnosti.

Nakon nekoliko godina proučavanja raspršenih podataka i teoretskih snova, rješenje se konačno pokazalo na dohvat ruke.

Pretplatite se na naš informativni kanal u Telegramu, kako ne biste propustili vijesti iz svemirskih polja.