Yksi salaperäisimmistä kosmisista ilmiöistä on nopea radiopurske. Nämä ovat lyhyitä, useita millisekuntia kestäviä tuntemattomia radiosignaaleja, jotka johtuvat valtavan määrän energiasta. Heidän löytöstään on kulunut yli vuosikymmen, mutta astrofysiikit yrittävät edelleen selvittää niiden esiintymisen mekanismit. Tutkijat mainitsevat mahdollisina lähteinä neutronitähtiä, mustia aukkoja ja jopa muukalaisten sivilisaatioiden lähettimiä.
Salaperäiset signaalit
Nopeilla radiopurskeilla vapautuu yhtä paljon energiaa millisekunnissa kuin aurinko on emittoinut useiden kymmenien tuhansien vuosien aikana. Johtava hypoteesi on, että ne johtuvat katastrofaalisista tapahtumista, kuten kahden neutronitähden sulautumisesta, salamasta, kun musta reikä haihtuu, tai pulsarista tulee musta aukko. Pitkäksi ajaksi uskottiin, että radiopurskeita voi tapahtua vain kerran, mutta vuonna 2015 havaittiin, että aikaisemmin tallennettu nopea radiopurske FRB 121102 toistuu ei-jaksollisella tavalla.
FRB 121102 sijaitsee kääpiögalaksissa kolmen miljardin valovuoden päässä maasta ja oli monien vuosien ajan ainoa tunnettu toistuvien radiopurskeiden lähde huolellisista tutkimuksista huolimatta. Tammikuussa 2019 kuitenkin ilmestyi Nature-lehdessä kanadalaisen yhteistyön CHIME-tutkijoiden artikkeli, jossa todettiin, että toisen lähteen signaalit rekisteröitiin uudelleen - 180814. J0422 + 73. CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) -interferometrinen radioteleskooppi on tallentanut kuusi nopeaa radiopursketta, jotka tulivat galaksista 1,3 miljardin valovuoden päässä.
Signaalit taajuusrakenteessaan ja spektriominaisuuksissaan muistuttivat signaaleja FRB 121102: sta, mikä osoittaa niiden muodostumismekanismin ja lähteen saman luonteen. Löytö osoittaa, että on olemassa erityyppisiä nopeita radiopurskeita, joiden syy ei voi olla katastrofaalinen tapahtuma juuri niiden toistumisen takia.
Mainosvideo:
Hiljainen galaksi
Elokuussa 2019 kansainvälinen tutkijaryhmä tunnisti ensin yhden nopean radiopuhelun lähteen FRB 180924, joka oli peräisin galaksista, joka on neljän miljardin valovuoden päässä.
Australiassa sijaitsevan ASKAP-radiointerferometrin avulla tähtitieteilijät määrittivät FRB-lähteen sijainnin ja laskivat sitten etäisyyden siihen, analysoimalla Gemini-, Keck- ja VLT-optisten maa-teleskooppien tietoja. Kävi ilmi, että radion leimahdus tapahtui Linnunradan kokoisessa massiivisessa galaksissa, 13 tuhatta valovuotta sen keskustasta. Tunnusomainen piirre galaksille on prosessien puuttuminen uusien tähtien syntymiseksi.
Tämä on toisin kuin toistuva FRB 121102 -signaali, joka sijaitsee aktiivisella tähdenmuodostusalueella. Siksi yksittäisillä ja toistuvilla nopeilla radiopurskeilla tulisi olla eri alkuperä. FRB 121102: n tapauksessa radiosignaali näytti kulkevan voimakkaan magneettikentän läpi magnetarin - erikoistyyppisen neutronitähden - ympäri.
Pian Yhdysvaltojen Kalifornian teknillisen instituutin tähtitieteilijät kertoivat löytäneensä toisen nopean radiopuhelun FRB 190523, joka tapahtui myös suhteellisen rauhallisessa ympäristössä - Linnunradan kanssa analogisessa galaksissa, joka on 7,9 miljardia valovuotta kaukana maasta.
Molemmat löytöt kiistävät sen, että nopeita radiopurskeita voi tapahtua vain nuorilla kääpiögalakseilla, joissa on suuri määrä magnetaareja.
Radiointerferometri ASKAP.
Kahdeksan kaksoset
Elokuussa 2019 ilmestyi arXiv.orgin esipainetussa arkistossa kanadalaisen CHIME-yhteistyön artikkeli, joka raportoi kahdeksan toistuvan radiosignaalin havaitsemisesta. Kaksi radiosignaalilähdettä - FRB 180916 ja FRB 181119 - välkkyivät yli kaksi kertaa (vastaavasti kymmenen ja kolme kertaa), toiset lähettivät toistuvia radiosignaaleja vain kerran, ja pisin tauko radioaaltojen nauhoittamisen välillä oli 20 tuntia. Tutkijoiden mukaan tämä saattaa viitata siihen, että monet FRB: t toistuvat, mutta jotkut ovat aktiivisempia kuin toiset.
Suurin osa kahdeksasta uudesta nopeasta radiopurskeesta osoitti signaalin taajuuden laskun jokaisella toistuvalla purskeella, mikä voi olla avain näiden ilmiöiden tuottavan mekanismin ymmärtämiseen. Lisäksi FRB 180916: llä on alhaisimmat signaalin leviämisnopeudet, mikä osoittaa lähteen suhteellisen etäisyyden Maahan. Se voi myös auttaa määrittämään radiopurskeen luonteen, tutkijat päättelivät.
Helvetähdet
Loppukesästä 2019 Intian kansallisen radioastrofysiikan keskuksen tutkijat kertoivat, että magnetaarit ovat edelleen todennäköisimpiä nopeiden radiopuhelujen lähteitä (ainakin toistuvia).
Poikkeavainen magneetti XTE J1810-197 havaittiin jättiläisellä metrewave-radioteleskoopilla. Radiosäteilyn millisekunnin pulssit tallennettiin muistuttaen välähdyksiä toistuvasta FRB 180814. J0422 + 73.
Jättiläinen Metrewave-radioteleskooppi.
Tämä magnetaari sijaitsee 10 tuhannen valovuoden päässä maasta. Se löydettiin vuonna 2003, ja se lakkautti vähitellen radiopäästöjen lähettämisen vuonna 2008. Vuonna 2018 siellä tapahtui kuitenkin uusi puhkeaminen, joka myös alkoi vähitellen haalistua. Mielenkiintoista on, että magnetaarit eivät yleensä säteile radiosäteilyä, ja XTE J1810-197 oli ensimmäinen tällaisen radion säteilylähde. Tämän esineen, samoin kuin toistuvien radiopurskeiden harvinaisuus on saanut tutkijat uskomaan, että molemmat ilmiöt voivat olla yhteydessä toisiinsa.
Meluisa reikä
Kiinalaiset tähtitieteilijät kertoivat syyskuussa 2019 havainneensa uusia nopeasti toistuvia radiopurskeita FRB 121102: lta. Signaalit havaittiin 500 metrin FAST-radioteleskoopilla, jossa oli 19-säteinen vastaanotin Guizhoun maakunnassa. Elokuun lopusta syyskuuhun oli kirjattu yli 100 piikkiä, mikä on ennätyksellinen määrä kaikista tallennetuista FRB: istä.
Siihen mennessä tutkijat alkoivat olettaa, että FRB 121102 on supermassiivinen musta reikä, joka ylittää Auringon massan 10-100 miljoonaa kertaa ja synnyttää voimakkaan magneettikentän, ja reikän vaikuttanut neutronitähti tai -plasma voi olla suora paisuntalähde. Toinen mahdollinen selitys on, että FRB 121102 on magnetoitunut plerioni, nebula, jota polttaa tähtituuli pulsarista.
***
Vaikka nopeat radiopurskaukset ovat toistaiseksi selittämättömiä ilmiöitä, tiedeyhteisölle esitettiin vuonna 2019 paljon tietoa, joka tuo tähtitieteilijät lähemmäksi ratkaisua. Kävi ilmi, että FRB: t voidaan toistaa, ja he luultavasti tekevät sen hyvin usein. Tässä tapauksessa niitä tuottavat melko eksoottiset esineet, kuten neutronitähdet (pulsaarit ja magnetaarit), jotka sijaitsevat sopivassa tähtienvälisessä väliaineessa. Yksittäisiä purskeita esiintyy vähemmän turbulenteissa olosuhteissa: galakseissa, joissa tähti muodostuu hyvin hitaasti. Tällaisia ilmiöitä todennäköisesti todella tapahtuu katastrofaalisten prosessien takia.