Αστρονόμοι βρήκαν την -μόλις- δεύτερη περίπτωση μιας εξαιρετικά ενεργής, επαναλαμβανόμενης “βραχείας έκλαμψης ραδιοκυμάτων” (fast radio burst – FRB) από μια συμπαγή πηγή*, η οποία διαρκώς εκπέμπει ασθενέστερα ραδιοκύματα μεταξύ των εκλάμψεων. Η ανακάλυψη εγείρει νέα ερωτήματα σχετικά με τη φύση αυτών των μυστήριων αντικειμένων και επίσης σχετικά με τη χρησιμότητά τους ως εργαλεία για τη μελέτη της φύσης του μεσογαλαξιακού χώρου. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το ραδιοσυμβολόμετρο “Karl G. Jansky Very Large Array (VLA)” καθώς και άλλα τηλεσκόπια για να μελετήσουν το αντικείμενο, το οποίο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 2019.
* Στην ραδιοαστρονομία συμπαγής πηγή (compact source) ονομάζεται η πηγή ραδιοκυμάτων με μικρό γωνιακό μέγεθος, η οποία δεν εμφανίζει εκτεταμένη δομή.
Το αντικείμενο, που ονομάζεται FRB 190520, ανακαλύφθηκε από το “Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST)” στην Κίνα. Τον Νοέμβριο του 2019 βρέθηκε στα δεδομένα του τηλεσκοπίου μία έκλαμψη από το αντικείμενο, η οποία είχε καταγραφεί στις 20 Μαΐου του ίδιου έτους. Οι επακόλουθες παρατηρήσεις με το FAST έδειξαν ότι αυτό -αντίθετα από τις πολλές άλλες περιπτώσεις FRB- εκπέμπει συχνές, επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις ραδιοκυμάτων.
Σημείωση: Παρά την απόδοση “βραχεία έκλαμψη ραδιοκυμάτων” στα ελληνικά του όρου FRB, στην συνέχεια μπορούμε να αναφερόμαστε σε αυτό ως ουδέτερο, υπό την έννοια του αντικειμένου που εμφανίζει τέτοια συμπεριφορά. Δηλαδή το FRB και όχι η FRB!
Η θέση του αντικειμένου εντοπίστηκε με ακρίβεια, μέσω των παρατηρήσεων του VLA το 2020, και αυτό μας επέτρεψε -από παρατηρήσεις στο ορατό με το τηλεσκόπιο Subaru στη Χαβάη- να βρούμε ότι βρίσκεται στην περιοχή ενός νάνου γαλαξία σχεδόν 3 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Οι παρατηρήσεις του VLA διαπίστωσαν επίσης ότι το αντικείμενο εκπέμπει διαρκώς, μεταξύ των εκλάμψεων, ασθενέστερα ραδιοκύματα.
«To FRB 190520 εμφανίζει χαρακτηριστικά όμοια με αυτά του FRB 121102, του πρώτου FRB που κατέστη δυνατός ο καθορισμός της θέσης του, το 2016 (επίσης από το VLA)», δήλωσε ο Casey Law, του Caltech. Αυτή ήταν μια σημαντική ανακάλυψη, παρέχοντας τις πρώτες πληροφορίες για το περιβάλλον και την απόσταση ενός FRB. Ωστόσο, ο συνδυασμός επαναλαμβανόμενων εκλάμψεων και διαρκών ραδιοεκπομπών μεταξύ των εκλάμψεων, καθιστούσε το FRB 121102 διαφορετικό από όλα τα υπόλοιπα FRB που ήταν γνωστά έως τώρα.
«Τώρα έχουμε δύο από αυτό το είδος, και αυτό θέτει μερικά σημαντικά ερωτήματα», είπε Law, ο οποίος είναι μέλος της διεθνούς ομάδας αστρονόμων που δημοσίευσε τα σχετικά ευρήματα στο περιοδικό Nature.
Είχε ήδη προταθεί πως μπορεί να υπάρχουν δύο διαφορετικά είδη FRB. Οι διαφορές που εμφανίζουν τα FRB 190520 & FRB 121102 με όλα τα άλλα, ενισχύουν αυτήν την θέση.
“Είναι διαφορετικές οι επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις από τις μή; Και τι συμβαίνει με τις διαρκείς εκπομπές ραδιοκυμάτων – είναι κάτι συνηθισμένο;” λέει ο Kshitij Aggarwal, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Δυτικής Βιρτζίνια (WVU).
Οι αστρονόμοι προτείνουν ότι είτε υπάρχουν δύο διαφορετικοί μηχανισμοί που παράγουν FRB είτε μεταβάλλεται η συμπεριφορά των αντικειμένων που τα παράγουν κατά τα διαφορετικά στάδια της εξέλιξής τους. Οι κορυφαίοι υποψήφιοι για πηγές των FRB είναι τα εξαιρετικά πυκνά αστέρια νετρονίων που απομένουν μετά την έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς, ή αστέρια νετρονίων με εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία, που ονομάζονται μάγναστρα (από μαγνήτης + άστρο).
Ένα χαρακτηριστικό του FRB 190520 θέτει υπό αμφισβήτηση τη χρησιμότητα των FRB ως εργαλείων για τη μελέτη του υλικού που βρίσκεται μεταξύ αυτών και της Γης. Οι αστρονόμοι συχνά αναλύουν το πως επιδρά στα ραδιοκύματα μιας μακρινής πηγής, το υλικό που παρεμβάλλεται μεταξύ αυτής και του παρατηρητή, για να αντλήσουν πληροφορίες για το ίδιο το υλικό. Μία τέτοια επίδραση αφορά την διέλευση των ραδιοκυμάτων μέσα από χώρο που περιέχει ελεύθερα ηλεκτρόνια, όπου τα κύματα υψηλότερης συχνότητας ταξιδεύουν πιο γρήγορα από τα κύματα χαμηλότερης συχνότητας.
Το μέτρο της διασποράς (dispersion) που εμφανίζεται, μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε για τον προσδιορισμό της πυκνότητας ηλεκτρονίων στο χώρο μεταξύ του αντικειμένου και της Γης, είτε -στην περίπτωση που γνωρίζουμε ή υποθέτουμε την τιμή της πυκνότητας ηλεκτρονίων- για να υπολογιστεί χονδρικά η απόσταση του αντικειμένου. Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται συχνά για να εκτιμηθούν οι αποστάσεις των πάλσαρ.
Η τεχνική αυτή, όμως, δεν φάνηκε να δουλεύει στην περίπτωση του FRB 190520. Η απόσταση του γαλαξία μετρήθηκε -από μία ανεξάρτητη παρατήρηση- βάσει της ερυθρομετάθεσης που εμφανίζει το φως του λόγω της διαστολής του Σύμπαντος, στα 3 δισεκατομμύρια έτη φωτός περίπου από τη Γη. Ωστόσο, το σήμα της έκλαμψης εμφανίζει μια τιμή διασποράς που αντιστοιχεί σε απόσταση 8 έως 9,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός.
«Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει πολύ υλικό κοντά στο FRB, κάτι που δεν μας επιτρέπει να χρησιμοποιουμε το FRB για την μέτρηση του μεσογαλαξιακού υλικού», δηλώνει ο Aggarwal. «Αν αυτό ισχύει και στα άλλα, τότε δεν μπορούμε να χησιμοποιήσουμε τα FRB ως κοσμικούς χάρακες», προσθέτει.
Οι αστρονόμοι εικάζουν πως το FRB 190520 μπορεί να είναι ένα «νεογέννητο», το οποίο εξακολουθεί να περιβάλλεται από το πυκνό υλικό που εκτόξευσε η έκρηξη του υπερκαινοφανούς που άφησε πίσω του τον αστέρα νετρονίων. Σε αυτή την περίπτωση, καθώς, με την πάροδο του χρόνου το υλικό αυτό θα σκορπίζεται, θα μειώνεται μαζί με αυτό και η διασπορά. Υπό την οπτική του σεναρίου του “νεογέννητου” FRB -λένε- οι επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις ίσως αποτελούν χαρακτηριστικό των νεότερων FRB και μειώνονται με την ηλικία.
“Το πεδίο έρευνας των FRB εμφανίζει μεγάλη δραστηριότητα αυτή τη στιγμή και νέες ανακαλύψεις βγαίνουν κάθε μήνα. Ωστόσο, παραμένουν μεγάλα ερωτήματα και αυτό το αντικείμενο μας παρέχει ενδείξεις-προκλήσεις σχετικά με αυτά”, δηλώνει η Sarah Burke-Spolaor, του WVU.
Παραπομπές:
A repeating fast radio burst associated with a persistent radio source, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04755-5
Πηγή: https://phys.org/
