Az egyik leginkább titokzatos kozmikus jelenség a gyors rádiószakadás. Ezek a rövid, több milliszekundumos időtartamú, ismeretlen természetű rádiójelek, amelyek óriási mennyiségű energia kibocsátásával járnak. Több mint egy évtized telt a felfedezésük óta, ám az asztrofizikusok továbbra is megpróbálják kitalálni megjelenésük mechanizmusait. A kutatók mint lehetséges forrásokat idézik a neutroncsillagokat, a fekete lyukakat és még az idegen civilizációk adóit is.
Titokzatos jelek
A gyors rádiószakadásokkal annyi energia szabadul fel milliszekundumban, mint a Nap több tízezer év alatt kibocsátott. A vezető hipotézis az, hogy katasztrófa események okozzák, például két neutroncsillag összeolvadását, egy fekete lyuk elpárologtatásából származó villanást vagy egy pulzár fekete lyukká alakulását. Régóta azt hitték, hogy a rádiófrekvencia-törések csak egyszer fordulhatnak elő, de 2015-ben felfedezték, hogy az előzőleg rögzített gyors FRB 121102 rádiófrekvenciás idõszakot nem periodikus módon megismételik.
Az FRB 121102 egy törpe galaxisban található, három milliárd fényévnyire a Földtől, és az alapos kutatások ellenére évekig az egyetlen ismert ismétlődő rádiófrekvencia-forrás. Ugyanakkor 2019 januárjában megjelent egy cikk a kanadai CHIME együttműködő tudósok részéről a Nature folyóiratban, amelyben arról számoltak be, hogy egy másik forrásból származó jeleket újra regisztráltak - 180814. J0422 + 73. A CHIME (kanadai hidrogénintenzitás-feltérképezési kísérlet) interferometrikus rádióteleszkóp hat gyors rádiófrekvenciát rögzített, amelyek 1,3 milliárd fényév távolságra helyezkedtek el a galaxisból.
A jelek frekvenciaszerkezetükben és spektrális jellemzőikben hasonlítottak az FRB 121102 jelekre, ami jelzi a kialakulásuk hasonló mechanizmusát és a forrás azonos jellegét. A felfedezés különféle típusú gyors rádió-robbanások létezését jelzi, amelyek oka nem lehet katasztrófaes esemény pontosan azok megismétlődése miatt.
Promóciós videó:
Csendes galaxis
2019 augusztusában egy nemzetközi tudósok csoportja először azonosította az FRB 180924 gyors rádiósugárzás forrását, amely négy milliárd fényév távolságra volt a galaxisban.
Az ausztráliai ASKAP rádióinterferométer segítségével a csillagászok meghatározták az FRB forrás helyét, majd kiszámították a távolságot az ehhez való távolságra, a Gemini, Keck és VLT optikai földi távcsövek adatainak elemzésével. Kiderült, hogy a rádiófény a Tejút méretű hatalmas galaxisban fordult elő, 13 ezer fényévre a központjától. A galaxis jellegzetes vonása az új csillagok megszületésének folyamatainak hiánya.
Ez ellentétben áll az ismétlődő FRB 121102 jellel, amely az aktív csillagképző régióban található. Így az egyszeri és ismételt gyors rádiófrekvenciáknak különböző eredetűeknek kell lenniük. Az FRB 121102 esetében a rádiójelek egy hatalmas mágneses mezőn haladtak át egy magnetár körül - ez egy speciális neutroncsillag.
Hamarosan az Egyesült Államok Kaliforniai Technológiai Intézetének csillagászai beszámoltak egy újabb gyors FRB 190523 rádiószakadás felfedezéséről, amely szintén egy viszonylag nyugodt környezetben történt - a Tejúthoz hasonló galaxisban, amely 7,9 milliárd fényévnyire van a Földtől.
Mindkét felfedezés megcáfolja, hogy a gyors rádiószakadás csak olyan fiatal törpe galaxisokban fordulhat elő, amelyek nagy számban tartalmaznak mágneseket.
Rádióinterferométer ASKAP.
Nyolc ikrek
2019 augusztusában a kanadai CHIME együttműködési cikk jelent meg az arXiv.org preprint előraktárban, amely nyolc ismétlődő rádiójel észlelését jelentette. Két rádiójelforrás - FRB 180916 és FRB 181119 - több mint kétszer (tíz, illetve háromszor) villogott, a többi csak egyszer küldött ismételt rádiójeleket, a rádióhullámok felvétele közötti leghosszabb szünet 20 óra volt. A kutatók szerint ez azt jelezheti, hogy sok FRB valóban ismétlődik, de néhányuk aktívabb, mint mások.
A nyolc új gyors rádió sorozat többsége minden egyes ismétlődő sorozat esetén csökkentette a jelszint frekvenciáját, ami kulcsfontosságú lehet az ilyen jelenségeket előidéző mechanizmus megértésében. Ezenkívül az FRB 180916 a legalacsonyabb a szórási sebességgel, jelezve a forrás relatív közelségét a Földdel. Segíthetne a rádiójelzés jellegének meghatározásában is - vontak le a kutatók.
Pokol csillagok
2019 nyárának végén az indiai Nemzeti Radioastrofizikai Központ kutatói beszámoltak arról, hogy a mágnesek továbbra is az egyik legvalószínűbb forrás a gyors rádiószakadásoknak (legalábbis ismétlődőek).
Az anomális XTE J1810-197 mágnesest megfigyelték az Óriás Metrewave rádióteleszkóp segítségével. A rádiókibocsátás ezredmásodperces impulzusát rögzítettük, hasonlóan az FRB 180814. J0422 + 73 ismétlődő villogásokhoz.
Óriás Metrewave rádióteleszkóp.
Ez a mágnessziget 10 ezer fényévre található a Földtől. 2003-ban fedezték fel, és 2008-ban fokozatosan abbahagyta a rádiókibocsátást. 2018-ban azonban új járvány tört ki, amely szintén fokozatosan elhalványult. Érdekes, hogy a mágnesek általában nem bocsátanak ki rádiófrekvenciát, és az XTE J1810-197 volt az első ilyen sugárzási forrás. Ennek a tárgynak, valamint az ismétlődő rádiószakadásoknak a ritkasága arra késztette a tudósokat, hogy úgy gondolják, hogy mindkét jelenség kapcsolatban állhat egymással.
Zajos lyuk
2019 szeptemberében a kínai csillagászok arról számoltak be, hogy új gyors ismétlődő rádiófrekvenciás hibákat fedeztek fel az FRB 121102-ből. A jeleket egy 500 méteres FAST rádióteleszkóppal, 19 sugaras vevővel detektálták Guizhou tartományban. Augusztus végétől szeptemberig több mint 100 tüskét regisztráltak, ami rekordszám az összes rögzített FRB között.
Addigra a tudósok azt feltételezték, hogy az FRB 121102 egy szupermasszív fekete lyuk, amely 10-100 milliószor meghaladja a Nap tömegét, és erőteljes mágneses teret generál, és a lyuk által érintett neutroncsillag vagy plazma lehet a fáklyák közvetlen forrása. További lehetséges magyarázat az, hogy az FRB 121102 mágneses plerion, egy köd, amelyet a csillagszél egy pulzárból táplál.
***
Miközben a gyors rádiószakadások eddig megmagyarázhatatlan jelenség maradtak, 2019-ben sok adatot szolgáltattak a tudományos közösségnek, amelyek közelebb hozták a csillagászokat a megoldáshoz. Kiderült, hogy az FRB-k megismételhetők, és valószínűleg igen gyakran. Ebben az esetben azokat meglehetősen egzotikus tárgyak, például neutroncsillagok (pulzárok és mágnesek) állítják elő, amelyek megfelelő csillagközi közegben helyezkednek el. Az egyszeri robbanások kevésbé turbulens körülmények között fordulnak elő: galaxisokban, ahol a csillagképződés nagyon lassú. Az ilyen jelenségek valószínűleg katasztrofális folyamatok miatt fordulnak elő.