Jedním z nejzáhadnějších kosmických jevů jsou rychlé rozhlasové výbuchy. Jedná se o krátké, několik milisekundové rádiové signály neznámé povahy, které jsou výsledkem uvolnění obrovského množství energie. Od svého objevu uplynulo více než deset let, ale astrofyzici se stále snaží zjistit mechanismy jejich výskytu. Vědci uvádějí jako možné zdroje neutronové hvězdy, černé díry a dokonce i vysílače z mimozemských civilizací.
Tajemné signály
Díky rychlému rádiovému výbuchu se uvolní tolik energie v milisekundách, kolik slunce vydalo za několik desítek tisíc let. Hlavní hypotéza je, že jsou způsobeny katastrofickými událostmi, jako je sloučení dvou neutronových hvězd, záblesk z odpařování černé díry nebo přeměna pulsaru na černou díru. Dlouho se věřilo, že rádiové záblesky mohou nastat pouze jednou, ale v roce 2015 bylo zjištěno, že dříve zaznamenané rychlé rádiové záblesky FRB 121102 se neperiodicky opakují.
FRB 121102 se nachází v trpasličí galaxii tři miliardy světelných let od Země a přes pečlivé vyhledávání zůstal jediným známým zdrojem opakujících se rádiových výbuchů několik let. V lednu 2019 se však v časopise Nature objevil článek vědců z kanadské spolupráce CHIME, ve kterém bylo oznámeno, že signály z jiného zdroje byly znovu zaregistrovány - 180814. J0422 + 73. Interferometrický radioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) zaznamenal šest rychlých rádiových výbuchů, které pocházejí z galaxie vzdálené 1,3 miliardy světelných let.
Signály ve své frekvenční struktuře a spektrálních charakteristikách se podobaly signálům z FRB 121102, což naznačuje podobný mechanismus jejich tvorby a stejnou povahu zdroje. Objev ukazuje existenci samostatného typu rychlých rádiových vzplanutí, jejichž příčinou nemohou být katastrofické události právě z důvodu jejich opakování.
Propagační video:
Tichá galaxie
V srpnu 2019 mezinárodní tým vědců poprvé identifikoval zdroj jediného rychlého rádiového výbuchu FRB 180924, který vznikl v galaxii vzdálené čtyři miliardy světelných let.
Pomocí radiointerferometru ASKAP, který se nachází v Austrálii, určili astronomové umístění zdroje FRB a poté vypočítali vzdálenost k němu, analyzovali data z optických pozemních dalekohledů Gemini, Keck a VLT. Ukázalo se, že k radioaktivnímu vzplanutí došlo v masivní galaxii velikosti Mléčné dráhy, 13 000 světelných let od jejího středu. Charakteristickým rysem galaxie je absence procesů pro vznik nových hvězd.
To kontrastuje s opakujícím se signálem FRB 121102, který je umístěn v aktivní oblasti tvorby hvězd. Jednorázové a opakované rychlé rádiové výboje by tedy měly mít různý původ. V případě FRB 121102 se zdálo, že rádiový signál prochází silným magnetickým polem kolem magnetaru - zvláštního typu neutronové hvězdy.
Astronomové na Kalifornském technologickém institutu ve Spojených státech brzy informovali o objevu dalšího rychlého rádiového výbuchu FRB 190523, k němuž došlo také v relativně klidném prostředí - v galaxii analogické Mléčné dráze a vzdálené 7,9 miliard světelných let od Země.
Oba tyto objevy vyvracejí, že k rychlému rádiovému výbuchu může dojít pouze u mladých trpasličích galaxií, které obsahují velké množství magnetarů.
Radio interferometer ASKAP.
Osm dvojčat
V srpnu 2019 se v archivu předtisků arXiv.org objevil článek kanadské spolupráce CHIME, který informoval o detekci osmi opakujících se rádiových signálů. Dva zdroje rádiových signálů - FRB 180916 a FRB 181119 - blikaly více než dvakrát (desetkrát a třikrát), ostatní vysílaly opakované rádiové signály pouze jednou, přičemž nejdelší pauza mezi záznamem rádiových vln byla 20 hodin. Podle vědců to může naznačovat, že mnoho FRB je ve skutečnosti opakujících se, ale některé jsou aktivnější než jiné.
Většina z osmi nových rychlých rádiových dávek vykázala pokles frekvence signálu s každým opakovaným impulzem, což může být klíčem k pochopení mechanismu, který tyto jevy produkuje. FRB 180916 má navíc nejnižší rychlost rozptylu signálu, což ukazuje na relativní blízkost zdroje k Zemi. Výzkumníci dospěli k závěru, že by to mohlo také pomoci určit povahu rádiového výbuchu.
Pekelné hvězdy
Na konci léta 2019 vědci z Národního střediska pro radioastrofyziku v Indii uvedli, že magnetary jsou stále jedním z nejpravděpodobnějších zdrojů rychlých radiačních výbuchů (přinejmenším opakujících se).
Anomální magnetar XTE J1810-197 byl pozorován pomocí Giant Metrewave Radio Telescope. Byly zaznamenány milisekundové pulzy radiační emise, které připomínaly záblesky z opakování FRB 180814. J0422 + 73.
Giant Metrewave Radio Telescope.
Tento magnetar se nachází 10 000 světelných let od Země. Byl objeven v roce 2003 a v roce 2008 postupně přestal vysílat radiové záření. V roce 2018 však došlo k novému ohnisku, které také postupně začalo mizet. Je zajímavé, že magnetary obvykle nevyzařují rádiové záření, a XTE J1810-197 byl prvním zdrojem tohoto záření. Vzácnost tohoto objektu, jakož i opakujících se rádiových vzplanutí, vedla vědce k přesvědčení, že oba jevy mohou spolu souviset.
Hlučná díra
V září 2019 čínští astronomové hlásili, že detekovali nové rychle se opakující radiové výboje (FRB) z FRB 121102. Signály byly detekovány pomocí 500 metrového FAST rádiového dalekohledu s 19-paprskovým přijímačem v provincii Guizhou. Od konce srpna do září bylo zaznamenáno více než 100 špiček, což je rekordní číslo mezi všemi zaznamenanými FRB.
V té době začali vědci předpokládat, že FRB 121102 je supermasivní černá díra, která překračuje hmotnost Slunce 10 až 100 milionů krát a vytváří silné magnetické pole, a neutronová hvězda nebo plazma zasažená touto dírou by mohla být přímým zdrojem světlice. Dalším možným vysvětlením je, že FRB 121102 je magnetizovaný plerion, mlhovina poháněná hvězdným větrem z pulsaru.
***
Zatímco rychlé radiační výbuchy zůstávají dosud nevysvětlitelným jevem, vědecké komunitě bylo v roce 2019 předloženo mnoho údajů, které přibližují astronomy k řešení. Ukázalo se, že FRB lze opakovat a pravděpodobně to dělají velmi často. V tomto případě jsou vytvářeny spíše exotickými objekty, jako jsou neutronové hvězdy (pulsary a magnetary), umístěné ve vhodném mezihvězdném médiu. Jednotlivé záblesky se vyskytují v méně turbulentních podmínkách: galaxie, kde je tvorba hvězd velmi pomalá. K takovým jevům se s největší pravděpodobností skutečně dochází v důsledku katastrofických procesů.