Kosmiczne radio nadaje coraz ciekawiej
Poprzedni powtarzający się szybki błysk radiowy (FRB - Fast Radio Burst) pochodzi z niewielkiej karłowatej galaktyki w gwiazdozbiorze Woźnicy, oddalonej od nas o ok. 3 mld lat świetlnych. Przynajmniej tak nam się wydaje, bo ustalono tylko kierunek. Być może wysyła go inny obiekt, którego nie widzimy.
W artykule opublikowanym w "Nature" naukowcy informują, że kanadyjski radioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) zarejestrował trzynaście nowych radiowych „błysków”, w tym sześć emitowanych z jednego miejsca na niebie. Ich źródło, jak się szacuje, znajduje się w odległości 1,5 mld lat świetlnych, a więc dwa razy bliżej niż miejsce emisji pierwszego powtarzającego się sygnału.
Nowy instrument - nowe odkrycia
Pierwszy FRB odkryto w 2007 r. i od tego czasu potwierdziliśmy już ponad pięćdziesiąt źródeł takich impulsów. Trwają milisekundy, ale ich energia jest porównywalna z energią produkowaną przez Słońce w ciągu miesiąca. Szacuje się, że każdego dnia do Ziemi dociera nawet pięć tysięcy takich błysków, jednak nie jesteśmy w stanie ich wszystkich zarejestrować, bo nie wiadomo, kiedy i gdzie wystąpią.
Radioteleskop CHIME powstał specjalnie do wykrywania tego rodzaju zjawisk. Położony w Dolinie Okanagan w Kolumbii Brytyjskiej, składa się z czterech dużych, półcylindrycznych anten, które każdego dnia skanują całe północne niebo. Ze wspomnianych trzynastu sygnałów zarejestrowanych od lipca do października 2018 r., jeden, pochodzący z tego samego miejsca, powtórzył się sześciokrotnie. Naukowcy nazwali to zdarzenie FRB 180814.J0422+73. Charakterystyka sygnału była podobna do FRB 121102, który jako pierwszy znany nam powtórzył się z tego samego miejsca.
Co dodatkowo ciekawe, FRB w CHIME zarejestrowano po raz pierwszy na częstotliwościach rzędu zaledwie 400 MHz. Wcześniejsze odkrycia błysków radiowych były dokonywane najczęściej na dość wysokiej częstotliwości radiowej, bliskiej 1,4 GHz. Detekcje miały miejsce maksymalnie na 8 GHz, ale żadne znane nam FRB nie objawiło się na częstotliwościach poniżej 700 MHz - pomimo wielu prób ich rejestracji na tej długości fali.
Odkryte błyski różnią się od siebie pod względem dyspersji czasowej (dyspersja oznacza, że wraz ze wzrostem częstotliwości odbieranej fali części tego samego sygnału rejestrowane na poszczególnych częstotliwościach docierają do odbiorcy coraz później). Jeden z nowych FRB wykazuje bardzo małą wartość dyspersji, co może oznaczać, że jego źródło znajduje się stosunkowo blisko Ziemi (sygnał jest mało rozproszony, więc możliwe, że przebył do nas stosunkowo krótką drogę). W innym przypadku odkryty FRB składa się z wielu pojedynczych, następujących po sobie rozbłysków – a takich dotychczas znamy niewiele.
Właściwości wszystkich błysków z nowej próbki zdają się łącznie, zdaniem naukowców, sugerować, że pochodzą głównie z obszarów, które rozpraszają fale radiowe silniej niż dyfuzyjny ośrodek międzygwiezdny obecny w naszej Drodze Mlecznej. Bez względu na to, co jest ich źródłem, FRB są zatem generowane w pobliżu dużych zagęszczeń materii, takich jak np. centra galaktyk aktywnych lub pozostałości po supernowych.
Niebawem astronomowie otrzymają nowy potężny instrument, jakim będzie Square Kilometre Array, czyli sieć radioteleskopów rozmieszczona po różnych zakątkach naszej planety, o całkowitej powierzchni jednego kilometra kwadratowego. SKA będzie pięćdziesiąt razy bardziej czuły niż jakikolwiek inny znany radioteleskop, co pozwoli rejestrować i badać właśnie takie szybkie błyski radiowe, a następnie ustalać źródło ich emisji. Pierwsze obserwacje z pomocą tego systemu mają odbyć się w 2020 r.
Sztuczna inteligencja dostrzegła więcej
We wrześniu ub. roku pojawiła się informacja, że dzięki zastosowaniu technik sztucznej inteligencji można było dokładniej zbadać radiowe błyski wysyłane przez wspomniany obiekt FRB 121102 i uporządkować wiedzę na jego temat.
Potrzebne było przeanalizowanie 400 terabajtów danych z 2017 r. Algorytmy uczenia maszynowego stosowane do słuchania danych z Green Bank Telescope znalazły nowe impulsy z tajemniczego źródła powtarzalności FRB 121102. Wcześniej zostały one pominięte przez konwencjonalne metody. Jak wskazują naukowcy, sygnały nie tworzyły regularnego wzoru.
Nowe badania przeprowadzono w ramach programu Breakthrough Initiatives (jego współzałożycielem był Steven Hawking), którego celem jest badanie Wszechświata. Dokładniej – chodziło o kolejne działania podprojektu Breakthrough Listen, określanego jako wysiłek na rzecz odnalezienia dowodów na istnienie pozaziemskiej inteligencji. Realizowany jest wspólnie z SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), znanym od lat projektem naukowym poszukującym sygnałów pozaziemskich cywilizacji.
Sam Instytut SETI wykorzystuje sieć teleskopową Allen, próbując uzyskać dane w wyższych zakresach częstotliwości niż dotychczas stosowane w obserwacjach. Nowy sprzęt do cyfrowej analizy, w który planuje się wyposażyć obserwatoria, pozwoli zarówno na wykrywanie, jak i obserwowanie błysków w zakresie częstotliwości, których żaden inny instrument nie rejestruje. Większość uczonych wskazuje, że, aby móc więcej powiedzieć o FRB, potrzeba znacznie większej liczby detekcji. Nie kilkadziesiąt, a całe tysiące.
Obcy raczej niepotrzebni
Od momentu zarejestrowania pierwszego FRB badacze próbują ustalić ich przyczyny. Choć wyobraźnia fantastów działa, to naukowcy raczej nie wiążą FRB z obcymi cywilizacjami, widząc w nich chętniej efekty zderzeń potężnych obiektów kosmicznych, np. czarnych dziur lub obiektów zwanych magnetarami.
W sumie znanych jest już kilkanaście hipotez dotyczących tajemniczych sygnałów.
Jedna z nich mówi, że pochodzą one od szybko obracających się gwiazd neutronowych.
Inna, że ich źródłem są kosmiczne kataklizmy, takie jak wybuchy supernowych albo zapadanie się gwiazd neutronowych do czarnych dziur.
Kolejna szuka wyjaśnienia w teoretycznych obiektach astronomicznych zwanych blitzarami. Blitzar to odmiana gwiazdy neutronowej, której masa jest na tyle duża, by zapaść się w czarną dziurę, czemu zapobiega jednak siła odśrodkowa pochodząca z dużej prędkości wirowania gwiazdy.
Następna hipoteza, choć nie ostatnia na liście, zakłada istnienie tzw. kontaktowych układów podwójnych, czyli dwóch gwiazd krążących bardzo blisko siebie.
Sygnały FRB 121102 oraz nowo odkryte FRB 180814.J0422+73, które zostały odebrane wielokrotnie z tego samego źródła, zdają się wykluczać jednorazowe zdarzenia kosmiczne, takie jak supernowe czy kolizje gwiazd neutronowych. Z drugiej strony - czy przyczyna FRB musi być tylko jedna? Może takie sygnały wysyłane są wskutek rozmaitych zjawisk zachodzących w kosmosie?
Nie brakuje oczywiście opinii, że źródłem sygnałów jest zaawansowana cywilizacja pozaziemska. Zaproponowano np. teorię, że FRB mogą być wyciekami z nadajników wielkości planety, zasilających sondy międzygwiezdne w odległych galaktykach. Takie nadajniki mogłyby być używane do napędzania międzygwiezdnych żagli statków kosmicznych. Ilość zaangażowanej mocy byłaby wystarczająca, aby wypchnąć w przestrzeń ładowność około miliona ton. Takie przypuszczenia snuje m.in. Manasvi Lingam z Uniwersytetu Harvarda.
Przeciwko interpretacji wskazującej na Obcych przemawia jednak tzw. zasada brzytwy Ockhama, zgodnie z którą w wyjaśnianiu rozmaitych zjawisk należy starać się dążyć do prostoty. Dobrze wiemy, że emisje radiowe towarzyszą wielu obiektom i procesom we Wszechświecie. Nie musimy szukać egzotycznych wyjaśnień dla FRB, tylko dlatego, że na razie nie potrafimy powiązać tych błysków z widocznymi dla nas zjawiskami.
