O emisie radio rapidă pune sub semnul întrebării tot ceea ce astronomii credeau despre aceste fenomene astronomice misterioase
O emisie radio rapidă (fast radio burst – FRB) descoperită recent are unele proprietăți unice care oferă astronomilor indicii importante despre cauza acestor fenomene astronomice misterioase, punând în același timp sub semnul întrebării unul dintre puținele lucruri pe care oamenii de știință credeau că le știu despre ele.
Emisiile radio rapide sunt emisii de unde radio de mare intensitate care provin din galaxii îndepărtate. Acestea eliberează la fel de multă energie într-o milisecundă ca și Soarele pe parcursul mai multor zile.
Cercetătorii de la Universitatea West Virginia, SUA, au detectat primul FRB în 2007. În ultimii 15 ani, astronomii au detectat aproximativ 800 de FRB-uri, mai multe fiind descoperite în aceeaşi zi.
Atunci când un telescop captează un FRB, una dintre cele mai importante caracteristici la care cercetătorii se uită este aşa-numita dispersie. Dispersia este practic o măsură a cât de întins este FRB-ul atunci când ajunge pe Pământ.
Plasmă care se află între stele și galaxii face ca toată radiaţia electromagnetică (lumina, inclusiv undele radio) să încetinească, dar frecvențele joase sunt afectate mai puternic și încetinesc mai mult decât frecvențele mai înalte.
FRB-urile conțin o gamă de frecvențe, dar radiaţia electromagnetică cu frecvența mai mare lovește Pământul înainte de frecvențele inferioare, provocând dispersia. Acest lucru le permite cercetătorilor să folosească dispersia pentru a estima cât de departe de Pământ s-a produs FRB-ul.
Cu cât un FRB este mai întins, cu atât semnalul trebuie să fi trecut prin mai multă plasmă şi în consecinţă cu atât sursă trebuie să fie mai îndepărtată.
Noul FRB pe care l-am descoperit împreună cu colegii mei se numește FRB190520. L-am găsit folosind telescopul sferic cu deschidere de cinci sute de metri (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) din China.
Un lucru interesant despre FRB190520 este acela că este unul dintre cele 24 de FRB-uri care se repetă și se repetă mult mai frecvent decât altele, producând 75 de emisii radio rapide pe o perioadă de șase luni în 2020.
Echipa noastră a folosit apoi Very Large Array, un radiotelescop din New Mexico, pentru a studia în continuare acest FRB și a identificat cu succes locația sursei sale, o galaxie pitică aflată la aproximativ 3 miliarde de ani-lumină de Pământ. Atunci am început să realizăm cât de unic și important este acest FRB.
Cercetătorii au folosit un radiotelescop din New Mexico pentru a studia o emisie radio rapidă deosebit de interesantă. Credit: Diana Robinson/Flickr, CC BY-NC-ND
În primul rând, am constatat că există un semnal radio persistent, deși mult mai slab, emis de ceva din același loc din care provine FRB190520. Din cele peste 800 de FRB-uri descoperite până în prezent, doar unul are un semnal radio persistent similar.
În al doilea rând, din moment ce am putut să identificăm că FRB provine dintr-o galaxie pitică, am putut determina exact cât de departe este acea galaxie de Pământ. Dar acest rezultat nu avea sens.
Spre surprinderea noastră, distanța estimată pe care am obţinut-o folosind dispersia FRB a fost de 30 de miliarde de ani-lumină de Pământ, o distanță de 10 ori mai mare decât cea obţinută cu ajutorul radiotelescopului Very Large Array.
Astronomii au reușit să identifice locația exactă și, prin urmare, distanța față de Pământ pentru alte 19 surse FRB. Pentru restul celor aproximativ 800 de FRB-uri cunoscute, astronomii trebuie să se bazeze numai pe dispersie pentru a estima distanța lor față de Pământ.
Pentru celelalte 19 FRB-uri cu locații cunoscute, distanțele estimate de la dispersie sunt foarte asemănătoare cu distanțele reale până la galaxiile lor sursă. Cu toate acestea, noul FRB arată că estimările care utilizează dispersia pot fi uneori incorecte.
FRB190520 a provenit dintr-o mică galaxie pitică aflată la 3 miliarde de ani-lumină distanță, marcată în imagine la intersecţia celor 2 linii. Locația exactă a sursei FRB este indicată în imaginea mărită. Credit: Niu, CH., Aggarwal, K., Li, D. şi colab., CC BY
Ceea ce încă nu se știe
Astronomii din acest nou domeniu încă nu știu ce anume produce FRB, așa că fiecare nouă descoperire sau informație este importantă.
Noua noastră descoperire ridică unele întrebări specifice, inclusiv dacă semnalele radio persistente sunt comune, ce condiții le produc și dacă același fenomen care produce FRB este responsabil pentru emiterea semnalului radio persistent.
Cel mai mare mister este motivul pentru care dispersia FRB190520 a fost mult mai mare decât ar trebui să fie. A fost din cauza a ceva aflat în apropierea FRB? Era legat de sursa radio persistentă? Are legătură cu materia din galaxia de unde provine acest FRB?
Toate aceste întrebări sunt deocamdată fără răspuns.
Ce urmează
Colegii mei se vor concentra pe studierea FRB190520 folosind o serie de telescoape diferite din întreaga lume. Studiind FRB, galaxia sa și mediul spațial din jurul sursei sale, sperăm să găsim răspunsuri la multe dintre misterele pe care le-a dezvăluit.
Mai multe răspunsuri vor veni și din descoperirea altor FRB-uri în următorii ani. Cu cât catalogul acestor fenomene se va mări, cu atât sunt mai mari șansele de a descoperi FRB-uri cu proprietăți interesante care pot ajuta la completarea puzzle-ului acestor fenomene astronomice fascinante.
Traducere după Newly discovered fast radio burst challenges what astronomers know about these powerful astronomical phenomena