Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, CHIME, podczas budowy parabolicznego reflektora rynnowego w Dominion Radio Astrophysical Observatory, Kolumbia Brytyjska w Kanadzie, 2015 r. (Mateus A. Fandiño – The CHIME collaboration, CC BY-SA 4.0, zdjęcie modyfikowane / Wikimedia)
Zjawisko astronomiczne zwane szybkimi rozbłyskami radiowymi (ang. fast radio bursts, FRB) mocno przyciąga uwagę, gdyż pewien nowy teleskop jest w stanie wykryć je znacznie częściej, niż było to możliwe dotychczas.
Te szybkie impulsy sygnałów radiowych trwają zaledwie od jednej do kilku milisekund, ale przeciętnie mogą uwolnić tyle energii, co nasze słońce w ciągu trzech dni.
FRB zostały po raz pierwszy odkryte w 2007 roku, a naukowcy zauważyli pierwszy FRB w zarchiwizowanych danych z 2001 roku. Od tego czasu odnotowano o wiele więcej FRB, ale większość z nich jest jedyna w swoim rodzaju i hipotezy na temat ich pochodzenia są przeróżne, od eksplozji egzotycznych obiektów astrofizycznych po tajemnicze wiadomości radiowe z kosmosu.
Dziś FRB pozostają jedną z najważniejszych nierozwiązanych tajemnic w astronomii, ale dzięki nowemu teleskopowi liczba wykrytych FRB wzrosła w ciągu zaledwie jednego roku do ponad 500 zdarzeń.
Na 238. spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego (ang. American Astronomical Society, AAS) naukowcy z kanadyjskiego eksperymentu mapowania intensywności wodoru (ang. Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, CHIME) ogłosili, że skatalogowali łącznie 535 FRB.
„Przed CHIME odkryto łącznie mniej niż 100 FRB; teraz, po roku obserwacji, odkryliśmy setki innych” – powiedziała Kaitlyn Shin, absolwentka MIT i współpracownica CHIME/FRB. „Dzięki tym wszystkim danym możemy naprawdę zacząć rozpracowywanie tego, jak wyglądają FRB jako całość, jaka astrofizyka może napędzać te zdarzenia i jak można je wykorzystać do badania Wszechświata w przyszłości”.
FRB są bardzo trudne do wykrycia, ponieważ ich czas trwania jest bardzo krótki, a lokalizacja jest w dużej mierze nieznana. Wykrycie jednego rozbłysku wymaga zazwyczaj skierowania anteny radiowej w niebo i liczenia na szczęście.
Teleskop CHIME właśnie do tego służy. Składa się z czterech masywnych cylindrycznych anten radiowych, które nieruchomo wpatrują się w niebo. Podczas gdy Ziemia się obraca, teleskop każdego dnia odbiera sygnały radiowe z połowy nieba.
„Cyfrowe przetwarzanie sygnału jest tym, co sprawia, że CHIME jest w stanie rekonstruować i ‘patrzeć’ w tysiące kierunków jednocześnie” – stwierdził w oświadczeniu Kiyoshi Masui, fizyk, adiunkt (ang. assistant professor of physics) na MIT. „To właśnie to pomaga nam wykrywać FRB tysiąc razy częściej niż tradycyjny teleskop”.
Na podstawie skatalogowanych danych zespół CHIME obliczył, że jasne FRB występują w tempie ok. 800 dziennie. To jak dotąd najdokładniejsze oszacowanie wskaźnika występowania FRB.
„To piękna rzecz w tej dziedzinie – FRB są naprawdę trudne do zauważenia, ale nie są rzadkością” – dodał Masui. „Gdyby nasze oczy widziały błyski radiowe tak, jak flesz aparatu, to widzielibyśmy je cały czas, kiedy tylko spojrzelibyśmy w górę”.
Spośród 535 wykrytych FRB naukowcy zidentyfikowali 18, które pojawiały się wielokrotnie. Te powtarzalne wyglądają inaczej, każdy impuls trwa nieco dłużej i emituje bardziej skupione częstotliwości radiowe niż inne FRB, które się nie powtarzają.
„W niektórych przypadkach wykrycie pojedynczego rozbłysku wśród niektórych FRB wymaga tysięcy godzin obserwacji, podczas gdy inne powtarzają się w ciągu kilkudziesięciu godzin” – stwierdziła w komunikacie prasowym Pragya Chawla, doktorantka (ang. Ph.D. candidate) na Uniwersytecie McGilla współpracująca z CHIME/FRB. „Nasza aktualna badana próba wskazuje, że istnieją znaczne różnice we właściwościach powtarzalnych i niepowtarzalnych FRB, a przyszłe badania pozwolą nam określić, czy te dwa rodzaje zdarzeń są generowane przez różne zjawiska astrofizyczne”.
Współpracownicy CHIME, mapując lokalizację tych 535 FRB, odkryli, że rozkład błysków był jednorodny, co sugeruje, że FRB są rozrzucone po całym Wszechświecie, a nie tylko w naszej Drodze Mlecznej. Skłania to ku wnioskowi, że są wszechobecne i prawdopodobnie nie są wytworem obcej technologii.
Zespół, wykorzystując dyspersję, oszacował również odległość przebytą przez FRB i stwierdził, że większość FRB prawdopodobnie pochodzi ze źródeł znajdujących się w odległych galaktykach. Aby mogły zostać wykryte z Ziemi na tak dużych odległościach, FRB musiały być wytwarzane przez niezwykle energetyczne źródła.
„FRB przenoszą również informacje o medium, przez które przechodzą” – stwierdził w komunikacie prasowym dr Saurabh Singh, adiunkt (ang. postdoctoral researcher) na Wydziale Fizyki Uniwersytetu McGilla i współpracownik CHIME/FRB. „Znaczny wzrost obserwacji, pochodzących z pewnego zakresu odległości od nas, potencjalnie daje możliwość niezależnego pomiaru rozkładu materii we Wszechświecie”.
Rosnąca wykrywalność FRB umożliwia również nowe spojrzenie na kosmos.
„Posiadanie dużej próby FRB otwiera niezliczone możliwości. Przykładowo, jesteśmy teraz w erze używania FRB jako sond kosmologicznych” – stwierdził w komunikacie prasowym Alex Josephy, doktorant (ang. Ph.D. student) na Uniwersytecie McGilla i współpracownik CHIME/FRB. „Możemy zacząć badać struktury wielkoskalowe – gromady tysięcy galaktyk. Możemy pomóc w mapowaniu rozkładu kosmicznej ciemnej materii i badaniu ewolucji materii w historii naszego Wszechświata”.
Niemniej zrozumienie pochodzenia tych FRB jest obecnie najważniejszym zadaniem i wymaga wielu obserwacji i modelowania teoretycznego.
„Pobliskie FRB, takie jak niektóre z tych opisanych w nowym katalogu CHIME/FRB, są bezsprzecznie najlepszymi źródłami do testowania modeli pochodzenia i właściwości FRB” – napisał w komunikacie prasowym Mohit Bhardwaj, doktorant (ang. Ph.D. student) z Uniwersytu McGilla i współpracownik CHIME/FRB. „Jeśli chcemy dowiedzieć się jak najwięcej o FRB, na przykład o tym, czy świecą w świetle optycznym lub rentgenowskim, to pobliskie FRB są dla nas najlepszą opcją!”.
Tekst oryginalny ukazał się w anglojęzycznej edycji „The Epoch Times” dnia 2021-06-15, link do artykułu: https://www.theepochtimes.com/new-telescope-detects-hundreds-of-mysterious-radio-signals-sources-still-unknown_3860351.html
