Άγνωστες εξαιρετικά γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις επανεμφανίζονται σε πραγματικό χρόνο

Εκτείνοντας εκατοντάδες μέτρα σε μια κενή περιφέρεια αφήνοντας ένα σχεδόν κενό αποτύπωμα στην επιφάνεια της Γης, το Αστεροσκοπείο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο φαίνεται να έχει την ίδια εμφάνιση σε έναν θεατή με μάτι όπως οι κρατήρες της σελήνης για το ανθρώπινο μάτι όταν παρατηρούνται από τη Γη. Λαμβάνοντας υπόψη ότι είναι ένα από τα μεγαλύτερα στον πλανήτη, το Αστεροσκοπείο Arecibo είναι επίσης ένα από τα λίγα τηλεσκόπια που προσπαθεί να ανοίξει το δρόμο για μια βαθύτερη κατανόηση του εν πολλοίς αριστερού-άγνωστου πεδίου του εξωγαλαξιακού χώρου. Αν και δεν καταναλώνει τόσο τον φυσικό χώρο που κυριαρχεί, το Παρατηρητήριο Parkes στην Αυστραλία (με μέτρια διάμετρο 64 μέτρα) προκαλεί επίσης μεγάλο ενδιαφέρον στην κοινότητα των αστροφυσικών εδώ και σχεδόν μια δεκαετία. 

Αυτό οφείλεται εν μέρει στον αστροφυσικό Duncan Lorimer, ο οποίος ήταν ένας από τους αρχικούς ερευνητές στο Παρατηρητήριο Parkes που ανακάλυψε ένα μοναδικό και σπάνιο είδος διαστημικής δραστηριότητας: εξαιρετικά γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις που προέρχονταν, όπως υποδεικνύουν τα δεδομένα, από μακριά και πολύ μακρινή τοποθεσία έξω από τον δικό μας Milky Way.

Όλα ξεκίνησαν το 2007, όταν ο Lorimer και η ομάδα του έψαχναν παλιές καταγραφές των δεδομένων του τηλεσκοπίου από το 2001 και, κατά τύχη, βρήκαν ένα τυχαίο, μοναδικό και πολύ έντονο ραδιοκύμα άγνωστης πηγής. Αυτό το μοναδικό ραδιοκύμα, αν και διήρκεσε μόνο ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου, φάνηκε να εκπέμπει περισσότερη ενέργεια από ό,τι ο ήλιος σε ένα εκατομμύριο χρόνια. Το παράξενο αυτού του FRB (γρήγορη ραδιοφωνική έκρηξη) φάνηκε να τραβάει περισσότερο την προσοχή καθώς η ομάδα άρχισε να μελετά από πού ακριβώς προήλθε αρχικά αυτό το ισχυρό, μακράς διάρκειας γεγονός του χιλιοστού του δευτερολέπτου. 

Μέσω μιας μέτρησης της αστρονομικής παρενέργειας που ονομάζεται διασπορά πλάσματος - μια διαδικασία που ουσιαστικά καθορίζει την ποσότητα των ηλεκτρονίων με τα οποία έχουν έρθει σε επαφή τα ραδιοκύματα κατά τη διαδρομή τους προς την ατμόσφαιρα της γης - διαπίστωσαν ότι αυτές οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις είχαν ταξιδέψει πολύ πέρα ​​από τις περιμέτρους του γαλαξία μας. Στην πραγματικότητα, οι μετρήσεις διασποράς έδειξαν ότι η γρήγορη ραδιοέκρηξη που παρατηρήθηκε το 2011 είχε προέλθει από πάνω από ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός μακριά. Για να το θέσουμε αυτό σε προοπτική, ο δικός μας γαλαξίας μετρά μόνο μόλις 120,000 έτη φωτός στη διάμετρό του. Αυτά τα κύματα φάνηκε να έρχονται από 5.5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Όσο συναρπαστική κι αν φαινόταν αυτή η ανακάλυψη εκείνη την εποχή για την κοινότητα των αστροφυσικών, οι πιο πρόσφατες ηχογραφήσεις γρήγορων ραδιοφωνικών εκρήξεων, οι οποίες εντοπίστηκαν για άλλη μια φορά στο Παρατηρητήριο Parkes στην Αυστραλία, αρχίζουν να γεμίζουν ένα άλλο σημαντικό κομμάτι σε αυτό το εξωγαλαξιακό παζλ. Η ομάδα στην Αυστραλία όχι μόνο ηχογράφησε μία από τις μοναδικές επτά γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις (από ό,τι γνωρίζουμε) τα τελευταία 10 χρόνια, αλλά μπόρεσε στην πραγματικότητα να παρακολουθήσει το γεγονός σε πραγματικό χρόνο. Λόγω της ετοιμότητάς τους, η ομάδα μπόρεσε να ειδοποιήσει άλλα τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο για να κατευθύνουν την εστίασή τους στο σωστό μέρος του ουρανού και να πραγματοποιήσουν δευτερεύουσες σαρώσεις στις εκρήξεις για να δουν ποια (αν υπάρχουν) μήκη κύματος θα μπορούσαν να ανιχνευθούν. 

Από αυτές τις παρατηρήσεις, οι επιστήμονες έμαθαν σημαντικές πληροφορίες που μπορεί να μην μας λένε ακριβώς από τι ή από πού προέρχονται οι FRB, αλλά δυσφημούν ό,τι δεν είναι. Κάποιοι θα υποστήριζαν ότι το να γνωρίζεις τι δεν είναι κάτι είναι εξίσου σημαντικό με το να γνωρίζεις τι είναι, ιδιαίτερα όταν έχεις να κάνεις με τη δυνητικά σκοτεινή ύλη, καθώς είναι πολύ λιγότερα γνωστά για αυτό το θέμα από οποιαδήποτε άλλη ικανότητα στο διάστημα.

Όταν υπάρχει μεγάλη απουσία γνώσης, είναι βέβαιο ότι θα προκύψουν επιστημονικές θεωρίες τόσο βάσιμες όσο και παράλογες. Αυτό συνέβη με τις μυστηριώδεις ραδιοφωνικές εκρήξεις, όπου ο Lorimer έχει προβλέψει ότι η κατάσταση θα πολλαπλασιαστεί μόνο την επόμενη δεκαετία, δηλώνοντας ότι «Για λίγο, θα υπάρχουν περισσότερες θεωρίες από μεμονωμένες ανιχνευμένες εκρήξεις». 

Ακούστηκε μάλιστα να υποστηρίζει την εικασία ότι αυτές οι εκρήξεις θα μπορούσαν να είναι ακόμη και σημάδι εξωγήινης νοημοσύνης. Ο Duncan Lorimer, ο αστροφυσικός που οδήγησε την ομάδα στο Παρατηρητήριο Parkes και του οποίου το όνομα του FRB έκτοτε δόθηκε, ακούστηκε να παίζει με την ιδέα ότι αυτά τα κύματα θα μπορούσαν να είναι το αποτέλεσμα κάποιου φιλικού αρειανού που προσπαθεί να απογειώσει ένα πρωινό «γεια». από κάποιον μακρινό και μακρινό γαλαξία. Ο Lorimer αναφέρθηκε κατά τη διάρκεια μιας συνέντευξης στο NPR, λέγοντας ότι «υπήρξαν ακόμη και συζητήσεις στη βιβλιογραφία για υπογραφές από εξωγήινους πολιτισμούς», αν και δεν έχει ακόμη επιβεβαιώσει εάν υποστηρίζει πλήρως αυτούς τους ισχυρισμούς. 

Στην πραγματικότητα, η πλειονότητα της επιστημονικής κοινότητας φαίνεται λίγο διστακτική να δώσει βαρύτητα σε αυτές, ή οποιεσδήποτε για εκείνο το θέμα, εικασίες καθώς είναι ακριβώς αυτό. θεωρίες χωρίς ηχητική απόδειξη.

Ωστόσο, πριν καν υπάρξουν οποιεσδήποτε θεωρίες προς αμφισβήτηση, οι FRB που είχε αρχικά συλλέξει η Lorimer από τα δεδομένα το 2001 πίστευαν ευρέως από τους επιστήμονες (μέχρι πρόσφατα) ότι είχαν μια αιτία και τοποθεσία που ήταν πολύ πιο τοπικά σε έδαφος και ακόμη λιγότερο πρωτότυπα. στην προέλευση. Ενώ ο Lorimer και η ομάδα του είχαν συλλέξει μία παρουσία ενός FRB από τα δεδομένα τους το 2011, δεν υπήρχαν άλλες καταγεγραμμένες περιπτώσεις αυτών των ραδιοκυμάτων που παράγονταν είτε από το σύνολο δεδομένων του Παρατηρητηρίου Parkes είτε από άλλες συσκευές με παρόμοια σκέψη σε όλο τον κόσμο. Και καθώς οι επιστήμονες είναι γνωστό ότι είναι πολύ δύσπιστοι για οποιαδήποτε μοναδική έκθεση ή μελέτη που παράγεται χωρίς κάποιου είδους επιβεβαίωση από τρίτους, οι εκρήξεις Lorimer διαγράφηκαν ως ατυχήματα της τεχνολογίας που την είχε πρωτοανιχνεύσει. Αυτή η υποψία φαινόταν να αυξάνει μόνο όταν το 2013, άλλες τέσσερις εκρήξεις ανιχνεύθηκαν από το τηλεσκόπιο Parkes, ωστόσο αυτή τη φορά τα FRB εμφάνισαν χαρακτηριστικά που έφεραν πολλές δυσάρεστες ομοιότητες με μια ραδιοπαρεμβολή που είναι γνωστό ότι είναι επίγειας προέλευσης: τα περυτόνια.

Οι επιστήμονες μπόρεσαν να συμπεράνουν από τα μέτρα υψηλής διασποράς των εκρήξεων Lorimer ότι προέρχονταν από μια αστρονομική περιοχή. Η τεχνική επιστήμη πίσω από αυτή τη μέτρηση, η οποία θα βοηθήσει να κατανοήσουμε γιατί αυτά τα κύματα θεωρήθηκαν λανθασμένα με περίτονα, είναι στην πραγματικότητα αρκετά απλή. Όσο πιο μακριά είναι ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερο το πλάσμα έχει να αλληλεπιδράσει με (δηλαδή φορτισμένα ιόντα), το οποίο συχνά οδηγεί σε ένα διασκορπισμένο φάσμα, που σημαίνει ότι οι πιο αργές συχνότητες θα φτάσουν μετά από τις ταχύτερες. Το διάστημα μεταξύ αυτών των ωρών άφιξης θα υποδεικνύει τυπικά μια πηγή προέλευσης που βρίσκεται εντός ή εκτός της περιμέτρου του γαλαξία μας. Αυτός ο τύπος φάσματος διασποράς γενικά δεν εμφανίζεται με αντικείμενα που βρίσκονται εντός του γαλαξία μας, εκτός από την ασυνήθιστη περίπτωση των περιτονίων. Αν και χλευάζουν τη συμπεριφορά μιας πηγής που προέρχεται από τον εξωγαλαξιακό χώρο, τα περίτονα είναι στην πραγματικότητα γήινης προέλευσης και, όπως οι εκρήξεις Lorimer, έχουν παρατηρηθεί μόνο από το Παρατηρητήριο Parkes. 

Μπορείτε τώρα να αρχίσετε να βλέπετε πώς οι επιστήμονες που αρχικά πρότειναν η πηγή των FRB να είναι ουράνιας προέλευσης άρχισαν να αναιρούνται από τη δική τους τεχνολογία, ένα απλό σφάλμα που μπορεί να αποδοθεί μόνο στην έλλειψη ποικιλομορφίας στα δείγματά τους. Οι άπιστοι και οι αρνητές γίνονταν γρήγορα ολοένα και πιο διστακτικοί σχετικά με την παραχώρηση αυτών των κυμάτων ως εξωγαλαξιακή κατάσταση, τόσο ως ένα μοναδικό γεγονός, έως ότου επιβεβαίωσαν τις θεάσεις αυτών των κυμάτων από άλλο τηλεσκόπιο σε ξεχωριστή τοποθεσία. Ο Lorimer συμφώνησε μάλιστα ότι τα ευρήματά του δεν θα αποκτούσαν το είδος της επιστημονικής νομιμότητας που απαιτεί η κοινότητα μέχρι να καταγραφεί επιβεβαίωση από άλλο παρατηρητήριο χρησιμοποιώντας «διαφορετικές ομάδες [και] διαφορετικό εξοπλισμό».

Τον Νοέμβριο του 2012, οι απελπισμένες προσευχές του Lorimer και άλλων ερευνητών που πίστευαν ότι αυτά τα FRB προέρχονταν από έξω από τον γαλαξία μας είχαν την απάντησή τους. Το FRB12110, μια γρήγορη ραδιοφωνική έκρηξη του ίδιου είδους που αναφέρθηκε στην Αυστραλία, εντοπίστηκε στο Αστεροσκοπείο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο. Η απόσταση μεταξύ Πουέρτο Ρίκο και Αυστραλίας - περίπου 17,000 χιλιόμετρα - είναι ακριβώς το είδος του διαστήματος που οι ερευνητές ήλπιζαν να βάλουν ανάμεσα στις παρατηρήσεις FRB, μπορούσαν τώρα να επιβεβαιώσουν ότι αυτά τα εξωγήινα μήκη κύματος δεν ήταν ανωμαλία ούτε του τηλεσκοπίου Parkes ούτε της θέσης του.

Τώρα που αυτά τα FRB έχουν αποδείξει τη νομιμότητά τους στη μελέτη της αστροφυσικής, το επόμενο βήμα είναι να μάθουμε από πού προέρχονται πραγματικά αυτές οι εκρήξεις και τι τις προκαλούν. Η δοκιμή στο τηλεσκόπιο SWIFT επιβεβαίωσε ότι υπήρχαν 2 πηγές ακτίνων Χ προς την κατεύθυνση του FRB, αλλά εκτός από αυτό, δεν ανιχνεύθηκαν άλλα μήκη κύματος. Μη ανιχνεύοντας κανένα άλλο είδος δραστηριότητας στο φάσμα των άλλων μηκών κύματος, οι επιστήμονες μπόρεσαν να αποκλείσουν πολλές άλλες αμφισβητούμενες θεωρίες από το να θεωρηθούν έγκυρες εξηγήσεις για την προέλευση του FRB. 

Εκτός από το ότι δεν παρατήρησαν αυτές τις εκρήξεις σε κανένα άλλο μήκος κύματος, ανακάλυψαν ότι οι FRB ήταν κυκλικά πολωμένοι και όχι γραμμικοί, υποδεικνύοντας ότι πρέπει επίσης να είναι παρουσία κάποιου ισχυρού μαγνητικού πεδίου. Μέσω της διαδικασίας εξάλειψης, οι επιστήμονες μπόρεσαν να χωρίσουν τις πιθανές πηγές αυτών των εκρήξεων σε τρεις κατηγορίες: Μαύρες τρύπες που καταρρέουν (τώρα γνωστές ως blitzars), γιγάντιες εκλάμψεις που παράγονται από μαγνητάρια (άστρα νετρονίων με υψηλό μαγνητικό πεδίο) ή είναι το αποτέλεσμα των συγκρούσεων μεταξύ άστρων νετρονίων και μαύρων τρυπών. Και οι τρεις θεωρίες έχουν τη δυνατότητα σε αυτό το σημείο να είναι έγκυρες, καθώς οι πληροφορίες που δεν γνωρίζουμε για αυτές τις ισχυρές εκρήξεις εξακολουθούν να υπερτερούν της γνώσης που έχουμε καταλογίσει.