Astronomii au putut să explice mesajul radio misterios din spațiu

Undeva la inceputul acestui an, Brian Metzger si-a dat seamacă el a fost lăsat în sine - fără scrisori primite, fără lecții - și poate că, poate, a simțit un răspuns la unul dintre cele mai persistente puzzle-uri ale astronomiei. El a devenit furios și a încercat să se agațe de acest răspuns, îngrijorându-se că o mică greșeală ar putea strica totul sau că altcineva ar pune toate piesele împreună. "Încercând să ținem pasul, pentru că și alți oameni îl pot vedea," spune Metzger, un astrofizician de la Universitatea Columbia.

Împreună cu mulți alți oameni de știință din întreaga lumeMetgzer a petrecut ultimii ani de brainstorming, încercând să înțeleagă exploziile rapide ale radioului (FRB). Acestea sunt semnalele de milisecunde de semnale radio intense și inexplicabile care se răspândesc pe tot parcursul cerului, eclipsând temporar pulsatorii radio din galaxia noastră, deși sunt de milioane de ori mai departe. Până în 2013, mulți astrofiziciști își îndoiau în general existența. De-a lungul anilor, oamenii de știință au oferit zeci de explicații posibile despre ce ar putea fi motivul apariției lor. Un catalog conține 48 de teorii separate.

Adică, au existat mai multe teorii decât evenimentele în sine, pe care au încercat să le explice.

Spectacole rapide de radio: ce este?

Teoria FRB are nevoie de două părți. Există un suspect - un monstru astrofizic care poate elibera cantități uriașe de energie. Există o armă - ceva care transformă această energie într-un semnal radio luminos, uimitor și neobișnuit.

Acum, Metzger și colegii săi cred astaau reușit să recupereze locul crimei. La începutul acestei luni, au publicat un articol pe site-ul de preprinturi al arXiv.org, în care au schițat o metodă de apariție a exploziilor rapide de la explozii în zone de spațiu cu nori densi de particule și câmpuri magnetice.

Modelul lor preferă, dar nu necesită, un magnetar înca o sursă de explozii. Un magnetar este o tânără neutronă neutră, care uneori găsește particule încărcate sub forma unei variante uriașe a ejecției de masă coronară care apare la soare. Fiecare nouă explozie se prăbușește în mizeria din jur. Când se întâmplă acest lucru, se năște un val de șoc, care, la rândul său, emite un bliț scurt de unde radio în laser.

"În termeni generali, cu siguranță are sens",spune James Corden, un astrofizician de la Universitatea Cornell, adăugând totuși că sunt necesare detalii suplimentare. "Aș spune că acesta este un cal bun pe care să-l susținem".

Cu toate acestea, ceea ce astronomii place foarte mult esteaceasta este teoria lui Metzger care generează previziuni destul de specifice cu privire la ceea ce ar trebui să arate viitoarele FRB-uri. În consecință, aceste predicții pot fi verificate prin testare. Noul telescop radio canadian CHIME va avea între 1 și 10 FRB pe zi, când va funcționa la capacitate maximă la sfârșitul acestui an. În timpul testelor inițiale din vara trecută, a descoperit o duzină de focare. Rezultatele activității sale au fost făcute publice în ianuarie. "Cred că în anul următor vom fi capabili să o testăm foarte bine", spune Shriharsh Tendulkar, un astrofizician de la Universitatea McGill, membru al echipei FRB CHIME.

La viteza undei de șoc

Teoria dezvoltată de Metgzer și colegii săiBen Margalit și Lorenzo Sironi, pe baza celei mai mari descoperiri în cazul FRB. În 2016, o echipă condusă de Laura Spitler de la Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie din Bonn, Germania, și-a publicat concluziile cu privire la primul FRB repetat. Anterior, fiecare dintre aceste evenimente a fost unic. Din acest motiv, astronomii nu au putut urmări unde s-au născut pe cer, așa că nu știau nimic despre emanații, deși ei bănuiesc că apar mult peste galaxia noastră. Dar un bliț apare după altul.

Și în curând astronomii radio au reușit să o detecteze.origine într-o mică galaxie pitică deformată. Încercând să stoarcă toate semnele de la aceste semnale radio, au descoperit că totul se naște într-o regiune densă de plasmă captată de câmpuri magnetice puternice. Ei au descoperit, de asemenea, că valul a fost înconjurat de un iluminat radio dim, dar stabil. Și în noiembrie anul trecut, astronomul Jason Hessels (alături de Spitler și alții) a observat ceva ciudat: fiecare izbucnire cu o fracțiune de oa doua durată conține de fapt mai multe valleturi care trec treptat în jos, de la frecvențe radio mai mari la mai mici.

Pentru echipa Metgzer, ultimul sfatpărea surprinzător de familiar. În anii 1950, fizicienii au studiat undele explozive de explozii nucleare pentru a-și estima puterea de ieșire. În aceste modele, frontul de șoc al exploziei nucleare absoarbe mai multă gaze pe măsură ce acestea se extind spre exterior. Această greutate suplimentară încetinește impactul și, din moment ce aceasta încetinește, radiațiile emise de frontul șocului se deplasează în frecvență datorită efectului Doppler.

Metgzer a crezut că acest efect de exploziepoate sugera adevărata natură a FRB. Și brusc, dintr-o dată, la începutul lunii ianuarie, telescopul CHIME a luat un alt eveniment recurent. De data aceasta semnalele radio repetate au arătat aceeași schimbare de frecvență în jos. "Ideea provine din prima repetare", spune Metzger. "Dar după ce am văzut această manifestare în FRB, am câștigat dublul ritmului."

Acum, Metzger, Margalit și Sironi și-au eliberatun model complet bazat pe explicarea intrărilor și ieșirilor de la prima repetare. Imaginați-vă un magnetar, o stea neutronică de dimensiune urbană, forjată într-o supernova cu câteva decenii în urmă, cu o suprafață fierbinte și înfloritoare. La fel ca soarele într-o zi proastă, acest tânăr magnetar eliberează explozii aleatorii care ard electroni, positroni și chiar ioni grei la viteze apropiate de viteza luminii.

Când acest material pornește, se întâlneștecu particule mai mari emise în explozii anterioare. În cazul în care o nouă ejectare se ciocnește cu una veche, se acumulează un șoc de șoc, în care se agravează câmpurile magnetice. Atunci când șocul este împins afară, electronii din interior se rotesc de-a lungul liniilor câmpului magnetic, iar această mișcare creează un val de unde radio. Pe măsură ce șocul de șoc încetinește, semnalul trece de la frecvențe mai mari la cele mai joase. Și astronomii de pe Pământ primesc mesaje radio incitante.

Și, deși suna interesant, ideea ar trebuiva trece etapa următoare de testare în istoria exploziilor rapide de radio. Până în prezent, acesta este scenariul cel mai calculat și profund gândit. "Ei au făcut calculele cele mai detaliate și au putut oferi predicții specifice pentru observații", spune Spitler.

Modelul Metgzer prezice un număr specificcaracteristici pe care viitoarele FRB ar trebui să le aibă. În primul rând, toate FRB viitoare ar trebui să urmeze aceeași reducere a frecvenței. Ele pot arăta emisii de raze gama sau de raze X pe care astronomii ca Spitler le-au început deja să le caute. Ar trebui să fie în galaxii, în care se formează o mulțime de noi stele și apar magnetari proaspeți. Și când se repetă, ar trebui să ia pauze după ce astronomii observă un bliț mare. În acest moment, sistemul este atât de înfundat cu material, încât blitzurile ulterioare nu pot scăpa.

Acum, modelul Metgzer se confruntă cu multalte teorii încă viabile. Exploziile rapide de radio se pot datora fuziunii dintre stelele neutronice, care au fost prinse mai întâi de telescoape și detectoare de undă gravitațională în 2017. Stelele neutroni pot da naștere la FRB, care se ciocnesc cu alte obiecte, cum ar fi găurile negre și piticii albi, când ei înșiși se prăbușesc în găuri negre sau atunci când forțele lor magnetice de forță sunt scoase de fluxurile plasmatice puternice.

Și nu este clar dacă toate FRB apar dintr-un singur tip de eveniment.

Datele continuă să se acumuleze, câmpul se îngustează. În ultimele cinci luni, în timp ce CHIME se afla în faza de punere în funcțiune, oamenii de știință au descoperit mai multe explozii pe care încă nu le-au prezentat publicului.

După câțiva ani de studiere a datelor împrăștiate și a visei teoretice, soluția sa dovedit a fi la final.

Abonați-vă la canalul nostru de știri în Telegramă, pentru a nu pierde știri din câmpurile spațiului.