Φωτεινές λάμψεις από το διάστημα έχουν ξεσηκώσει τους αστρονόμους

Οι μυστηριώδεις γρήγορες ραδιοεκρήξεις, ή αλλιώς οι φωτεινές λάμψεις ραδιοκυμάτων από το διάστημα, διάρκειας χιλιοστών του δευτερολέπτου, έχουν κεντρίσει το ενδιαφέρον των αστρονόμων από την πρώτη ανίχνευση του φαινομένου το 2007.

Τα αινιγματικά σήματα, γνωστά ως FRBs, απελευθερώνουν τόση ενέργεια σε λιγότερο από ένα ανοιγοκλείσιμο του ματιού, όση εκπέμπει ο ήλιος σε μία ημέρα, σύμφωνα με το CNN.

Οι ερευνητές προσπαθούν ακόμη να διαλευκάνουν τι είναι οι αυτοί οι παλμοί, καθώς και πώς και πού συμβαίνουν. Εξειδικευμένα τηλεσκόπια έχουν επιτρέψει στους αστρονόμους να εντοπίσουν ραδιοεκρήξεις εντός του Γαλαξία μας καθώς και σε απόσταση έως και 8 δισεκατομμυρίων ετών φωτός.

Τώρα, τέσσερις νέες μελέτες δίνουν απαντήσεις σχετικά με το πού προέρχονται οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις, οι οποίες θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο τι τις προκαλεί, αλλά οι τοποθεσίες για δύο πρόσφατα περιγραφείσες ραδιοεκρήξεις είναι εντελώς διαφορετικές.

Μπορεί να δημιουργούνται με περισσότερους από έναν τρόπους

Η μία από τις γρήγορες ραδιοεκρήξεις φαίνεται να προέρχεται από το χαοτικό, μαγνητικά ενεργό περιβάλλον κοντά σε έναν τύπο πυκνού άστρου νετρονίων που ονομάζεται magnetar. Εν τω μεταξύ, η άλλη γρήγορη ραδιοέκρηξη, την οποία οι επιστήμονες παρατήρησαν να πάλλεται κατά τη διάρκεια αρκετών μηνών, προήλθε από τα περίχωρα ενός μακρινού νεκρού γαλαξία που λιμοκτονεί.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μηχάνημα κυνηγιού γρήγορων ραδιοεκρήξεων που ονομάζεται CHIME, ή το καναδικό ραδιοτηλεσκόπιο Hydrogen Intensity Mapping Experiment, για να αποκαλύψουν και τις δύο εκρήξεις. Το όργανο έχει επιτρέψει την ανίχνευση χιλιάδων FRBs από το 2020.

Η διαφορετική προέλευση των σημάτων υποδηλώνει ότι οι παλμοί μπορεί να έχουν διαφορετικό τρόπο δημιουργίας και διαφορές μεταξύ τους.

«Αυτό είναι ένα βήμα πιο κοντά στη διαλεύκανση ενός βαθύτατου κοσμικού μυστηρίου», δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο Ράιαν ΜακΚίνβεν, συγγραφέας και των τεσσάρων μελετών. «Τα FRBs είναι πανταχού παρόντα, ωστόσο η πραγματική τους φύση παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστη. Κάθε ανακάλυψη που κάνουμε για την προέλευσή τους ανοίγει ένα νέο παράθυρο στη δυναμική του σύμπαντος».

Μια «αστραφτερή» ιστορία προέλευσης

Η αποκαλυπτική γρήγορη λάμψη μιας γρήγορης ραδιοέκρηξης με την ονομασία FRB 20221022A τράβηξε την προσοχή μιας διεθνούς ομάδας ερευνητών το 2022, όταν το CHIME την εντόπισε για πρώτη φορά. Το ραδιοτηλεσκόπιο, που αποτελείται από τέσσερις μεγάλους δέκτες σε σχήμα μισού σωλήνα, βρίσκεται κοντά στο Penticton της Βρετανικής Κολομβίας.

Η έκρηξη διήρκεσε μόλις 2,5 χιλιοστά του δευτερολέπτου και έφερε την ίδια φωτεινότητα με άλλες γρήγορες ραδιοεκρήξεις. Ήταν όμως αξιοσημείωτη επειδή το φως που απελευθερώθηκε από την έκρηξη ήταν έντονα πολωμένο, πράγμα που σημαίνει ότι τα ραδιοκύματα κινούνται σε μεγάλο βαθμό κατά μήκος μιας συγκεκριμένης τροχιάς, σε αυτή την περίπτωση, ταξιδεύοντας με τρόπο που έμοιαζε με ομαλή καμπύλη σχήματος S.

Το μοτίβο εκπομπής των ραδιοκυμάτων υποδήλωνε ότι η περιοχή που εξέπεμψε την έκρηξη περιστρεφόταν και θύμιζε στην ερευνητική ομάδα Magnetars, ή άκρως μαγνητισμένα περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων που απελευθερώνουν ραδιοκύματα.

Οι επιστήμονες θεωρούν εδώ και πολύ καιρό ότι τα αστέρια νετρονίων, υπερπυκνά υπολείμματα πυρήνων που αφήνονται πίσω μετά την έκρηξη μεγάλων αστέρων, αποτελούν την προέλευση των γρήγορων ραδιοεκρήξεων.

Όταν η ομάδα εντόπισε τα ραδιοκύματα, διαπίστωσε ότι η έκρηξη προήλθε από έναν γαλαξία περίπου 200 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η ομάδα μοιράστηκε τα αποτελέσματα της μελέτης σε μια έκθεση που δημοσιεύθηκε την 1η Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature.

Πώς δημιουργούνται οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις

Σε μια προσπάθεια να εξηγήσουν πώς δημιουργούνται οι FRBs, οι επιστήμονες έχουν δύο ανταγωνιστικές θεωρίες.

«Τα δημοφιλή μοντέλα προέλευσης των αστέρων νετρονίων μπορούν ουσιαστικά να χωριστούν σε δύο στρατόπεδα: ένα όπου το σήμα σχηματίζεται μέσα στο μαγνητικό περιβάλλον του αστέρα και ένα άλλο όπου συμβαίνει πολύ πιο μακριά, οδηγούμενο από ένα κρουστικό κύμα που εκτοξεύεται από το αστέρι», δήλωσε ο ΜακΚίνβεν, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που εντόπισε το FRB 20221022A σε έναν γαλαξία και συν-συγγραφέας της συνοδευτικής μελέτης. Είναι διδακτορικός ερευνητής στο τμήμα φυσικής του Πανεπιστημίου McGill στο Μόντρεαλ.

Για να προσδιορίσει ποιο σενάριο ίσχυε για το FRB 20221022A, η ομάδα εξέτασε τον σπινθηρισμό, ή το φαινόμενο της λάμψης που δημιουργείται όταν το φως από ένα μικρό, φωτεινό αντικείμενο, όπως ένα αστέρι, φιλτράρεται μέσα από το διαστρικό μέσο ή αέριο ενός γαλαξία. Όσο μικρότερο ή πιο μακρινό είναι ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερο τρεμοπαίζει, δήλωσε ο Dr. Κένζι Νίμο, επικεφαλής συγγραφέας της συνοδευτικής μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής Kavli στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.

«Ανακαλύψαμε ότι αυτό το FRB παρουσιάζει «τρεμόπαιγμα», παρόμοιο με το πώς τα αστέρια φαίνονται να τρεμοπαίζουν στον νυχτερινό ουρανό», δήλωσε ο Nimmo. «Η παρατήρηση αυτού του σπινθηρισμού δείχνει ότι η περιοχή από την οποία προήλθε η FRB πρέπει να είναι απίστευτα μικρή».

Διάστημα: Λύνοντας ένα από τα μεγαλύτερα μυστήριά του

Η κατανόηση ότι οι γρήγορες ραδιοεκρήξεις μπορεί να έχουν διαφορετική προέλευση είναι μόνο η κορυφή του παγόβουνου που θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν περισσότερα για αυτό που θεωρούν ότι είναι ένα από τα πιο μυστηριώδη φαινόμενα στο διάστημα.

«Είναι σαφές ότι υπάρχει ακόμη πολύ συναρπαστικό πεδίο ανακαλύψεων όσον αφορά τις FRBs και ότι το περιβάλλον τους θα μπορούσε να κρατήσει το κλειδί για να ξεκλειδώσουμε τα μυστικά τους», δήλωσε ο Ταρανέχ Εφτεχάρι , επικεφαλής συγγραφέας μιας από τις μελέτες, και υπότροφος Einstein της NASA στο Κέντρο Διεπιστημονικής Εξερεύνησης και Έρευνας στην Αστροφυσική του Πανεπιστημίου Northwestern, ή CIERA..

Οι αναβαθμίσεις στην τεχνολογία ανίχνευσης των FRB και η προσθήκη των τηλεσκοπίων εξώθησης θα επιτρέψουν την ανίχνευση και την ανίχνευση ακόμη περισσότερων εκλάμψεων στο μέλλον, οι οποίες θα μπορούσαν ενδεχομένως να αποκαλύψουν μοτίβα και να βοηθήσουν να καθοριστεί αν επαναλαμβανόμενες εκλάμψεις εμφανίζονται σε συγκεκριμένους τύπους γαλαξιών, δήλωσε ο Εφτεχάρι .

Η έρευνα απαντά στο «τι» δημιουργεί τις ραδιοεκρήξεις αυτές, το «πώς», ο μηχανισμός της δημιουργίας δηλαδή είναι πιο δύσκολο και χρειάζεται νέες πρωτοποριακές θεωρίες που να το εξηγούν από τους πλέον αρμόδιους: τους θεωρητικούς φυσικούς.