Οι Ταχείες Εκρήξεις Ραδιοκυμάτων (fast radio burst ή FRB), είναι έντονοι παλμοί ραδιοκυμάτων οι οποίοι μπορούν να εκπέμπουν περισσότερη ενέργεια μέσα σε μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου. Δεδομένου ότι οι Ταχείες Εκρήξεις Ραδιοκυμάτων (ΤΕΡ) είναι σπάνιες και φωτεινές είναι ορατές από εκατομμύρια ή ακόμη και δισεκατομμύρια έτη φωτός στο διάστημα.
Καλλιτεχνική απεικόνιση μιας έξαρσης ακτινοβολίας σε ενα μάγναστρο, στην οποία φαίνεται η περίπλοκη δομή του μαγνητικού του πεδίου και οι εκπομπές ακτίνων μετά από ένα επεισόδιο θραύσης του επιφανειακού του φλοιού. (Εικόνα: Ομάδα Γραφιστικής του Πανεπιστημίου McGill)Έχουν εντοπιστεί πολλές FRB, αλλά η προέλευσή τους παραμένει ελάχιστα κατανοητή.
Η εύνοια της τύχης όμως βοήθησε τους αστρονόμους να λύσουν αυτό το κοσμικό μυστήριο...
Τον περασμένο Απρίλιο, δύο πολύ διαφορετικά τηλεσκόπια εντόπισαν μια σπάνια αλλά πολύ πιο αδύναμη έκρηξη από το εσωτερικό του Γαλαξία μας. Αυτά τα δύο τηλεσκόπια: ένα σετ από χειροποίητες κεραίες από διδακτορικούς φοιτητές στην Καλιφόρνια, το οποίο ήταν φτιαγμένο κυριολεκτικά από…ταψιά κέικ, ενώ το άλλο ένα καναδικό παρατηρητήριο αξίας 20 εκατομμυρίων δολαρίων.
Παρακολούθησαν αυτή την Ταχεία Έκρηξη Ραδιοκυμάτων η οποία σημειώθηκε σε ένα Μάγναστρο το οποίο απέχει 32.000 έτη φωτός από τη Γη. Ήταν η πρώτη FRB η οποία εντοπίστηκε από μια πηγή προερχόμενη από τον Γαλαξία μας.
Οι αστρονόμοι σημειώνουν, "θα μπορούσαν να υπάρχουν άλλες πηγές για αυτές τις εκρήξεις, αλλά τώρα είναι σίγουροι για ένα ένοχο: τα Μάγναστρα".
Τα Μάγναστρα είναι μια ποικιλία αστέρων νετρονίων με ισχυρά μαγνητικά πεδία. Ένα τυπικό μαγνητικό μαγνητικό πεδίο ενός Μάγναστρου είναι ένα τρισεκατομμύριο φορές ισχυρότερο από το μαγνητικό πεδίο της Γης, καθιστώντας τα Μάγναστρα τα πιο μαγνητικά αντικείμενα στο Σύμπαν. Μπορούν να εκτοξεύσουν έντονες εκρήξεις ακτίνων Χ και ακτίνων Γάμμα, ενώ πρόσφατα έχουν γίνει ο κορυφαίος υποψήφιος για τις πηγές FRBs.
Ο Shami Chatterjee, από το Πανεπιστήμιο του Cornell, ο οποίος δεν ανήκε σε καμία από τις ομάδες της σχετικής ανακάλυψης, δήλωσε: "Υπάρχουν περίπου δώδεκα από αυτά τα Μάγναστρα στον Γαλαξία μας, προφανώς επειδή είναι τόσο νέα αποτελούν μέρος της διαδικασίας γέννησης των αστεριών και ο Γαλαξίας μας είναι όχι και τόσο "απαλλαγμένος" από αστρογεννέσεις όσο άλλοι γαλαξίες. "
Ο ραδιοαστρονόμος Christopher Bochenek του Caltech, δήλωσε: "Η έκρηξη αυτή σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο περιείχε την ίδια ποσότητα ενέργειας που παράγει ο Ήλιος μας σε ένα μήνα, και το φαινόμενο αυτό είναι ακόμα πολύ πιο αδύναμο από τις ράδιο-εκρήξεις η οποίες εντοπίστηκαν να προέρχονται εκτός του Γαλαξία μας".
Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Daniele Michilli, αστροφυσικός στο McGill και μέλος της καναδικής ομάδας, δήλωσε: "Αυτές (οι FRB's) οι οποίες προέρχονται έξω από τον Γαλαξία μας και ταξιδεύουν εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια έτη φωτός είναι δεκάδες χιλιάδες έως εκατομμύρια φορές πιο ισχυρές από οτιδήποτε άλλο έχουμε εντοπίσει στον Γαλαξία μας. "
Ο Chatterjee του Cornell δήλωσε: "Έπρεπε να κοιτάς το σωστό μέρος στο σωστό χιλιοστό του δευτερολέπτου. Αν δεν είστε πολύ, μα πάρα πολύ τυχεροί, δεν πρόκειται να δείτε μια από αυτές. "
Η εμφάνιση FRB εκτός του Γαλαξία είναι συχνή, αλλά οι αστρονόμοι δεν έχουν ιδέα πόσο συχνά συμβαίνουν αυτές οι εκρήξεις μέσα στον Γαλαξία μας.
Ο Bochenek δήλωσε: "Δεν ξέρουμε ακόμα πόσο τυχεροί σταθήκαμε. Αυτό θα μπορούσε να συμβεί μια φορά σε πέντε χρόνια, ή θα μπορούσαν να σημειωθούν μερικά από αυτά τα φαινόμενα κάθε χρόνο. "
Οι αστρονόμοι είχαν έως και 50 διαφορετικές θεωρίες για το τι προκαλεί αυτές τις Ταχείες Εκρήξεις Ραδιοκυμάτων, συμπεριλαμβανομένων και θεωρίες για εξωγήινη προέλευση. Τονίζουν ότι τα Μάγναστρα μπορεί να μην είναι η μόνη απάντηση, ειδικά επειδή φαίνεται να υπάρχουν δύο τύποι Ταχέων Εκρήξεων Ραδιοκυμάτων. Μερικές, όπως αυτές που εντοπίστηκαν τον Απρίλιο, συμβαίνουν μόνο μία φορά, ενώ άλλες επαναλαμβάνονται συχνά.
Ο Michilli δήλωσε ότι η ομάδα του είχε εντοπίσει μία έξαρση η οποία συμβαίνει κάθε 16 ημέρες σε έναν κοντινό γαλαξία και πλησιάζει στο να εντοπίσει την πηγή.
Ο Chatterjee του Cornell δήλωσε επίσης ότι, "Μερικά από αυτά τα νεαρά Μάγναστρα έχουν ηλικία μόλις μερικές δεκαετίες, και αυτό τους δίνει αρκετή ενέργεια για να παράγουν επαναλαμβανόμενες Ταχείες Εκρήξεις Ραδιοκυμάτων. "
Αναφορές:
- A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2863-y
- A fast radio burst associated with a Galactic magnetar, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2872-x
- No pulsed radio emission during a bursting phase of a Galactic magnetar, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2872-x
- The physical mechanisms of fast radio bursts, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2872-x