Rapidurile radio rapide (FRB) au devenit un obiectiv principal al cercetării în ultimul deceniu. În astronomia radio, acest fenomen se referă la impulsuri radio tranzitorii care provin din surse cosmologice îndepărtate, care de regulă durează în medie doar câteva milisecunde. De când a fost detectat primul eveniment în 2007 („Lorimer Burst”), au fost observate treizeci și patru de FRB, dar oamenii de știință încă nu sunt siguri care le provoacă.
Cu teorii care variază de la stele explozive și găuri negre până la pulsars și magnetați - și chiar mesaje provenind de la inteligențe extraterestre (ETI) - astronomii au fost hotărâți să afle mai multe despre aceste semnale ciudate. Și datorită unui nou studiu efectuat de o echipă de cercetători australieni, care au utilizat Array Pathfinder din Australia Square Kilometer (ASKAP), numărul de surse cunoscute de FRB s-a dublat aproape.
Studiul care detaliază cercetările lor, apărute recent în jurnal Natură, a fost condus de dr. Ryan Shannon - un cercetător al Universității de Tehnologie Swinburne și al Centrului de Excelență OzGrav ARC - și a inclus membri ai Centrului Internațional pentru Cercetări în Radio Astronomie (ICRAR), al Telescopului Australiei (National ATNF), al ARC Centrul de excelență pentru Astrofizica All-Sky (CAASTRO) și mai multe universități.
După cum afirmă în studiul lor, încercările de a înțelege FRB-uri în ansamblu au fost împiedicate de o serie de factori. Pentru una, căutările anterioare au fost efectuate cu telescoape care variază din punct de vedere al sensibilității, la o gamă de frecvențe radio diferite și în medii cu diferite niveluri de interferență radio-frecvență - care sunt rezultatul activității umane.
În al doilea rând, căutările anterioare au fost complicate de natura tranzitorie a surselor și de rezoluția unghiulară slabă a instrumentelor de detectare, ceea ce a dus la incertitudine în ceea ce privește sursele FRB și luminozitatea acestora. Pentru a aborda acest lucru, echipa a efectuat un sondaj radio bine controlat, pe câmp larg, pentru o serie de explozii care au fost descoperite în 2016 și urmărite spre o galaxie pitică situată la 3,7 miliarde de ani lumină.
Echipa a realizat acest sondaj folosind tabloul ASKAP, cel mai rapid telescop de sondaj radio din lume, situat în vestul Australiei. Proiectat și conceput de Organizația de Cercetare Științifică și Industrială a Commonwealth-ului (CSIRO), matricea ASKAP este formată din 36 de antene „farfurie”, care sunt răspândite pe o porțiune de teren cu o diametru de 6 km.
Folosind acest tablou, care este precursorul viitorului telescop Square Kilometer Array (SKA), echipa de cercetare a examinat exploziile care provin din această sursă cosmologică îndepărtată. Pe lângă găsirea mai multor FRB-uri într-un singur an decât orice sondaj anterior, ei au observat, de asemenea, că semnalele provin din surse mult mai departe decât se credea anterior. După cum a explicat dr. Shannon într-un comunicat de presă ICRAR:
„Am descoperit 20 de rafale rapide de radio într-un an, aproape dublând numărul detectat la nivel mondial de când au fost descoperite în 2007. Folosind noua tehnologie din Australia Square Kilometru Array Pathfinder (ASKAP), am demonstrat, de asemenea, că explozii rapide de radio vin din cealaltă parte a Universului, mai degrabă decât din cartierul nostru galactic. ”
Observațiile de urmărire efectuate între 8 și 46 de zile după detectările inițiale au constatat că niciuna dintre explozii nu se repetă. Cele 20 de explozii pe care le-au detectat au inclus și cele mai apropiate surse observate vreodată, ca să nu mai vorbim de cele mai strălucitoare. Descoperirile lor au demonstrat, de asemenea, că există o relație între dispersia exploziei și luminozitatea, precum și intensitatea și distanța.
Motivul pentru asta are legătură cu faptul că explozii mai îndepărtate călătoresc pentru miliarde de ani-lumină înainte de a ajunge pe Pământ. Pe parcursul călătoriei lor, acestea trec prin materialul situat între sursă și Pământ (cum ar fi norii de gaz), ceea ce are efect asupra lor. Așa cum a explicat dr. Jean-Pierre Macquart, de la Universitatea Curtin din ICRAR și un coautor pe hârtie:
„De fiecare dată când se întâmplă acest lucru, lungimile de undă diferite care formează o explozie sunt încetinite de sume diferite. În cele din urmă, explozia ajunge pe Pământ cu răspândirea lungimilor de undă care ajung la telescop la momente ușor diferite, precum înotătorii de la linia de sosire. Timpul sosirii diferitelor lungimi de undă ne spune cât de mult material a străbătut explozia în călătoria sa. Și pentru că am arătat că exploziile rapide de radio vin de departe, le putem folosi pentru a detecta toată materia lipsă situată în spațiul dintre galaxii - ceea ce este o descoperire cu adevărat interesantă. ”
Datorită acestui ultim grup de descoperiri, oamenii de știință înțeleg acum că FRB-urile detectate până acum își au originea în cealaltă parte a cosmosului, mai degrabă decât în galaxia noastră. Cu toate acestea, încă nu suntem mai aproape de a determina care le provoacă sau din ce galaxii provin. Dar, cu un eșantion de cercetare care constă acum în 48 de detectări, cercetătorii sunt susceptibili să învețe mult mai multe în următorii ani.
Pentru Dr. Shannon și echipa sa de cercetare, următoarea provocare va fi identificarea locațiilor izbucnirii pe cer. „Vom putea localiza exploziile la mai bine de o mie de mii de grade”, a spus el. „Este cam lățimea unui păr uman văzut la zece metri și este suficient de bun pentru a lega fiecare explozie de o anumită galaxie.”
Și între timp, studiul FRB-urilor este de așteptat să conducă la unele descoperiri majore în astronomie. Deja, o echipă de cercetători CSIRO a folosit Observatorul Parkes din Australia pentru a detecta un FRB în 2016, care a fost apoi observat de mai multe observatorii din întreaga lume. Drept urmare, echipa a putut să identifice sursa (o galaxie eliptică aflată la 6 miliarde de ani lumină) și să determine redshift-ul semnalului.
Această fază fără precedent a permis echipei de cercetare să măsoare densitatea materiei intervenite între această galaxie și Pământ, ceea ce a confirmat că modelele noastre actuale pentru măsurarea densității materiei în Univers sunt corecte. Cu alte cuvinte, echipa a reușit să găsească „materia lipsă” a Universului folosind FRB-uri ca un stick de măsurare. Sau a spus-o Dr. Jean-Pierre Macquart, lector principal la Universitatea Curtin și unul dintre oamenii de știință responsabili de descoperire:
„[FRB] sunt, de fapt, laboratoare de fizică care sondează extremele materiei și energiei la care nu putem avea acces în laboratoarele terestre. Și tocmai acest tip de fizică va conduce progresele viitoare ale tehnologiei în generațiile următoare. ”
Cercetările recente au stabilit, de asemenea, că FRB-urile sunt un eveniment cosmologic foarte frecvent, care are loc aproximativ o dată pe secundă în Universul nostru. Cu instrumente puternice de observare care vor veni online în curând - cum ar fi Square Kilometer Array (SKA), Big American Millimeter Array (LLAMA) și Qitai 110m Radio Telescop - oamenii de știință sunt siguri că vor observa multe alte FBR-uri în viitorul apropiat.
Cu fiecare nouă detecție, stăm să aflăm mai multe despre ce provoacă aceste străluciri ciudate și cum pot fi folosite pentru a debloca misterele Universului nostru. Între timp, asigurați-vă că consultați acest interviu cu dr. Shannon și echipa de descoperire, prin amabilitatea CSIRO:
