Nieznane ultraszybkie rozbłyski radiowe pojawiają się ponownie w czasie rzeczywistym

Obserwatorium Arecibo w Puerto Rico, rozciągające się na setki metrów i pozostawiające prawie pusty ślad na powierzchni Ziemi, z lotu ptaka wydaje się wyglądać tak samo, jak kratery na Księżycu dla ludzkiego oka obserwowane z Ziemi. Biorąc pod uwagę, że jest to jedno z największych na planecie, Obserwatorium Arecibo jest również jednym z nielicznych teleskopów, które starają się utorować drogę do głębszego zrozumienia w dużej mierze nieznanego pola przestrzeni pozagalaktycznej. Obserwatorium Parkes w Australii (mierzące skromne 64 metry średnicy) nie jest tak pochłaniające w dominacji przestrzeni fizycznej, ale od blisko dekady również wzbudza duże zainteresowanie wśród społeczności astrofizyków. 

Jest to w dużej mierze zasługą astrofizyka Duncana Lorimera, który był jednym z pierwszych badaczy w Obserwatorium Parkesa, który odkrył wyjątkowy i rzadki rodzaj aktywności kosmicznej: ultraszybkie rozbłyski radiowe, które pochodziły, jak sugerują dane, z odległej i bardzo odległe miejsce poza naszą własną Drogą Mleczną.

Wszystko zaczęło się w 2007 roku, kiedy Lorimer i jego zespół przeglądali stare zapisy danych teleskopu z 2001 roku i przypadkowo natknęli się na jedną przypadkową, pojedynczą i bardzo intensywną falę radiową z nieznanego źródła. Ta pojedyncza fala radiowa, choć trwała tylko milisekundę, emitowała więcej energii niż Słońce w ciągu miliona lat. Dziwność tego FRB (szybki rozbłysk radiowy) zdawała się przyciągać jeszcze większą uwagę, gdy zespół zaczął badać, skąd dokładnie pochodzi to potężne, trwające milisekundy zdarzenie. 

Poprzez pomiar astronomicznego efektu ubocznego zwanego dyspersją plazmy – procesu, który zasadniczo określa ilość elektronów, z którymi fale radiowe zetknęły się na swojej drodze do atmosfery ziemskiej – ustalili, że te szybkie rozbłyski radiowe przemieszczały się daleko poza obwody naszej galaktyki. W rzeczywistości pomiary dyspersji wykazały, że szybki rozbłysk radiowy zaobserwowany w 2011 roku pochodził z odległości ponad miliarda lat świetlnych. Aby spojrzeć na to z perspektywy, nasza własna galaktyka ma zaledwie 120,000 5.5 lat świetlnych średnicy. Fale te pochodziły z odległości XNUMX miliarda lat świetlnych.

Jakkolwiek ekscytujące mogło się wówczas wydawać to odkrycie dla społeczności astrofizyków, najnowsze nagrania szybkich rozbłysków radiowych, które ponownie wykryto w Obserwatorium Parkes w Australii, zaczynają wypełniać kolejny ważny element tej pozagalaktycznej układanki. Zespół z Australii nie tylko zarejestrował jeden z zaledwie siedmiu szybkich rozbłysków radiowych (według naszej wiedzy) w ciągu ostatnich 10 lat, ale faktycznie był w stanie uchwycić to wydarzenie w czasie rzeczywistym. Ze względu na swoje przygotowanie zespół był w stanie zaalarmować inne teleskopy na całym świecie, aby skierowały swoją uwagę na właściwą część nieba i wykonały dodatkowe skanowanie rozbłysków, aby zobaczyć, które (jeśli w ogóle) długości fal można wykryć. 

Dzięki tym obserwacjom naukowcy zdobyli ważne informacje, które mogą nie mówić nam dokładnie, skąd i skąd pochodzą FRB, ale dyskredytują to, czym nie są. Niektórzy twierdzą, że wiedza o tym, czym coś nie jest, jest równie ważna, jak wiedza o tym, czym jest, zwłaszcza gdy masz do czynienia z potencjalnie ciemną materią, ponieważ jest o wiele mniej wiadomo na ten temat niż jakakolwiek inna zdolność w kosmosie.

Gdy brakuje wiedzy, muszą pojawić się teorie naukowe zarówno rozsądne, jak i absurdalne. Tak było w przypadku tajemniczych rozbłysków radiowych, w których Lorimer przewidział, że sytuacja będzie się rozprzestrzeniać w ciągu następnej dekady, stwierdzając, że „Przez jakiś czas będzie więcej teorii niż pojedynczych wykrytych rozbłysków”. 

Słyszano nawet, jak popierał hipotezę, że te wybuchy mogą być nawet oznaką inteligencji pozaziemskiej. Duncan Lorimer, astrofizyk, który przewodził zespołowi w Obserwatorium Parkesa i od którego nazwano FRB, bawił się z myślą, że te fale mogą być wynikiem jakiegoś przyjaznego Marsjanina, który próbuje przeliterować poranne „cześć” z jakiejś odległej galaktyki. Lorimer był cytowany podczas wywiadu z NPR, mówiąc, że „w literaturze były nawet dyskusje na temat podpisów cywilizacji pozaziemskich”, chociaż nie potwierdził jeszcze, czy w pełni popiera te zarzuty. 

W rzeczywistości większość społeczności naukowej wydaje się nieco wahać, czy przywiązywać jakąkolwiek wagę do tych lub jakichkolwiek innych spekulacji, ponieważ są one właśnie takie; teorie bez żadnego solidnego dowodu.

Jednak zanim pojawiły się jakiekolwiek teorie, które można by zakwestionować, naukowcy (do niedawna) powszechnie uważali, że FRB, które Lorimer pierwotnie zebrał z danych w 2001 roku, mają przyczynę i lokalizację, która była znacznie bardziej lokalna w terenie i jeszcze mniej oryginalna u podstaw. Podczas gdy Lorimer i jego zespół zebrali jeden przypadek FRB z danych z 2011 roku, nie było żadnych innych zarejestrowanych przypadków wytwarzania tych fal radiowych z zestawu danych Obserwatorium Parkes ani z innych podobnie myślących urządzeń na całym świecie. A ponieważ naukowcy są znani z tego, że są bardzo sceptyczni wobec jakichkolwiek raportów lub badań opracowanych bez potwierdzenia przez osoby trzecie, rozbłyski Lorimer zostały spisane jako fuks technologii, która jako pierwsza je wykryła. To podejrzenie zdawało się tylko rosnąć, gdy w 2013 roku teleskop Parkesa wykrył kolejne cztery rozbłyski, jednak tym razem FRB wykazywały cechy, które zwracały wiele niewygodnych podobieństw do zakłóceń radiowych, o których wiadomo, że mają ziemskie pochodzenie: perytonów.

Naukowcy byli w stanie wywnioskować z miar wysokiej dyspersji rozbłysków Lorimer, że pochodziły one z regionu astronomicznego. Nauka techniczna stojąca za tym pomiarem, która pomoże zrozumieć, dlaczego te fale zostały pomylone z perytonami, jest w rzeczywistości dość prosta. Im dalej znajduje się obiekt, tym więcej plazmy musi oddziaływać z nim (tj. jonów naładowanych), co często skutkuje rozproszeniem widma, co oznacza, że ​​wolniejsze częstotliwości nadejdzie po szybszych. Przestrzeń między tymi czasami przybycia zazwyczaj wskazuje źródło pochodzenia, które znajduje się wewnątrz lub na zewnątrz granic naszej galaktyki. Ten typ widma dyspersyjnego na ogół nie występuje w przypadku obiektów znajdujących się w naszej galaktyce, z wyjątkiem niezwykłego przypadku perytonów. Choć kpią z zachowania źródła pochodzącego z przestrzeni pozagalaktycznej, perytony są w rzeczywistości pochodzenia ziemskiego i, podobnie jak rozbłyski Lorimer, zostały zaobserwowane tylko przez Obserwatorium Parkesa. 

Możesz teraz zacząć dostrzegać, jak naukowcy, którzy pierwotnie sugerowali, że źródłem FRB jest niebiańskie pochodzenie, zaczęli gubić się w swojej własnej technologii, co jest prostą wadą, którą można przypisać jedynie brakowi różnorodności w ich próbkach. Niewierzący i przeciwnicy szybko stawali się coraz bardziej niezdecydowani co do przyznania tym falom statusu pozagalaktycznego, aż do momentu, gdy potwierdzili obserwacje tych fal z innego teleskopu w innym miejscu. Lorimer zgodził się nawet, że jego odkrycia nie uzyskają takiej naukowej legitymacji, jakiej domaga się społeczność, dopóki nie zostanie zarejestrowane potwierdzenie z innego obserwatorium przy użyciu „innych grup [i] innego sprzętu”.

W listopadzie 2012 roku rozpaczliwe modlitwy Lorimera i innych badaczy, którzy byli przekonani, że te FRB pochodzą spoza naszej galaktyki, doczekały się odpowiedzi. FRB12110, szybki rozbłysk radiowy tego samego rodzaju, jaki odnotowano w Australii, został wykryty w Obserwatorium Arecibo w Puerto Rico. Odległość między Puerto Rico a Australią – około 17,000 XNUMX kilometrów – to dokładnie taka przestrzeń, jaką naukowcy mieli nadzieję umieścić między obserwacjami FRB. Teraz mogli potwierdzić, że te obce długości fal nie były anomalią ani teleskopu Parkesa, ani jego lokalizacji.

Teraz, gdy FRB udowodniły swoją zasadność w badaniach astrofizycznych, następnym krokiem jest ustalenie, skąd te rozbłyski faktycznie pochodzą i co je powoduje. Testy na teleskopie SWIFT potwierdziły obecność 2 źródeł promieniowania rentgenowskiego w kierunku FRB, ale poza tym nie wykryto żadnych innych długości fal. Nie wykrywając żadnego innego rodzaju aktywności w widmie innych długości fal, naukowcy byli w stanie wykluczyć wiele innych rywalizujących ze sobą teorii jako ważnych wyjaśnień pochodzenia FRB. 

Oprócz tego, że nie obserwowali tych rozbłysków na żadnej innej długości fali, odkryli, że FRB były spolaryzowane kołowo, a nie liniowo, co wskazuje, że muszą one również znajdować się w obecności silnego pola magnetycznego. Dzięki procesowi eliminacji naukowcom udało się podzielić możliwe źródła tych rozbłysków na trzy kategorie: zapadające się czarne dziury (obecnie znane jako błyskawice), gigantyczne rozbłyski wytwarzane przez magnetary (gwiazdy neutronowe o silnym polu magnetycznym) lub są wynikiem zderzeń gwiazd neutronowych z czarnymi dziurami. Wszystkie trzy teorie mają w tym momencie potencjał, aby być ważne, ponieważ informacje, których nie wiemy o tych potężnych wybuchach, wciąż przewyższają wiedzę, którą skatalogowaliśmy.