Viena no noslēpumainākajām kosmiskajām parādībām ir strauji radio pārrāvumi. Tie ir īsi, vairāku milisekundžu ilguma nezināmi radio signāli, kas rodas, izdalot milzīgu enerģijas daudzumu. Kopš viņu atklāšanas ir pagājuši vairāk nekā desmit gadi, bet astrofiziķi joprojām cenšas izdomāt to rašanās mehānismus. Pētnieki kā iespējamos avotus min neitronu zvaigznes, melnos caurumus un pat svešu civilizāciju raidītājus.
Noslēpumaini signāli
Ar straujiem radio pārrāvumiem milisekundēs tiek atbrīvota tikpat daudz enerģijas, cik Saule ir izstarojusi vairāku desmitu tūkstošu gadu laikā. Vadošā hipotēze ir tāda, ka tos izraisa katastrofiski notikumi, piemēram, divu neitronu zvaigžņu apvienošanās, zibspuldze, kad melnais caurums iztvaiko, vai pulsars pārvēršas melnajā caurumā. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka radio pārrāvumi var notikt tikai vienreiz, bet 2015. gadā tika atklāts, ka iepriekš ierakstītais ātras radio pārsprāgums FRB 121102 tiek atkārtots neperiodiskā veidā.
FRB 121102 atrodas punduru galaktikā trīs miljardu gaismas gadu attālumā no Zemes un, neskatoties uz rūpīgajiem meklējumiem, vairākus gadus bija vienīgais zināmais atkārtotu radio pārrāvumu avots. Tomēr 2019. gada janvārī žurnālā Nature parādījās Kanādas sadarbības CHIME zinātnieku raksts, kurā tika ziņots, ka tika pārreģistrēti signāli no cita avota - 180814. J0422 + 73. CHIME (Kanādas ūdeņraža intensitātes noteikšanas eksperiments) interferometriskais radioteleskops ir reģistrējis sešus ātrus radio pārrāvumus, kas nāca no galaktikas 1,3 miljardu gaismas gadu attālumā.
Signāli to frekvences struktūrā un spektrālajos raksturlielumos atgādināja signālus no FRB 121102, kas norāda uz līdzīgu to veidošanās mehānismu un tādu pašu avota raksturu. Atklājums norāda uz atsevišķa tipa ātru radio pārraidi, kuru cēlonis nevar būt katastrofiski tieši to atkārtošanās dēļ.
Reklāmas video:
Klusa galaktika
2019. gada augustā starptautiska zinātnieku grupa pirmo reizi identificēja viena ātras radio pārsprāgšanas FRB 180924 avotu, kas radās galaktikā, kas atrodas četru miljardu gaismas gadu attālumā.
Izmantojot ASKAP radiointerferometru, kas atrodas Austrālijā, astronomi noteica FRB avota atrašanās vietu un pēc tam aprēķināja attālumu līdz tam, analizējot datus no Gemini, Keck un VLT optiskajiem zemes teleskopiem. Izrādījās, ka radio uzliesmojums notika masīvā Piena ceļa izmēra galaktikā, 13 tūkstošus gaismas gadu attālumā no tās centra. Raksturīga galaktikas iezīme ir procesu neesamība jaunu zvaigžņu dzimšanai.
Tas ir pretstatā atkārtotajam FRB 121102 signālam, kas atrodas aktīvās zvaigznes veidošanās reģionā. Tādējādi vienreizējiem un atkārtotiem ātras radio pārrāvumiem vajadzētu būt atšķirīgai izcelsmei. FRB 121102 gadījumā šķita, ka radio signāls iziet cauri spēcīgam magnētiskajam laukam ap magnetu - īpaša veida neitronu zvaigzni.
Drīz vien Amerikas Savienoto Valstu Kalifornijas Tehnoloģiju institūta astronomi ziņoja par vēl viena ātra radio pārsprāguma FRB 190523 atklāšanu, kas notika arī samērā mierīgā vidē - Piena Ceļam analoģiskā galaktikā un 7,9 miljardu gaismas gadu attālumā no Zemes.
Abi šie atklājumi atspēko to, ka strauji radio pārrāvumi var notikt tikai jaunām punduru galaktikām, kurās ir liels skaits magnētu.
Radiointerferometrs ASKAP.
Astoņi dvīņi
2019. gada augustā arXiv.org pirmsdrukas krātuvē parādījās Kanādas sadarbības CHIME raksts, kurā tika ziņots par astoņu atkārtotu radio signālu atklāšanu. Divi radiosignālu avoti - FRB 180916 un FRB 181119 - mirgoja vairāk nekā divas reizes (attiecīgi desmit un trīs reizes), pārējie radiosignālus atkārtoja tikai vienu reizi, ar ilgāko pauzi starp radioviļņu ierakstīšanu bija 20 stundas. Pēc pētnieku domām, tas var norādīt uz to, ka daudzi FRB faktiski atkārtojas, bet daži ir aktīvāki nekā citi.
Lielākajai daļai no astoņiem jaunajiem ātrās radio pārrāvumiem bija signāla frekvences samazināšanās ar katru atkārtotu pārraidi, kas var būt atslēga, lai izprastu mehānismu, kas rada šīs parādības. Turklāt FRB 180916 ir viszemākie signāla izkliedes līmeņi, kas norāda avota relatīvo tuvumu Zemei. Tas varētu arī palīdzēt noteikt radio pārrāvuma raksturu, secināja pētnieki.
Elles zvaigznes
2019. gada vasaras beigās Indijas Nacionālā radioastrofizikas centra zinātnieki ziņoja, ka magnāti joprojām ir viens no visticamākajiem ātras radio pārrāvumu (vismaz atkārtojošu) avotiem.
Anomālais magnēts XTE J1810-197 tika novērots ar Milzu Metrewave radio teleskopu. Tika reģistrēti radioizstarojuma milisekunžu impulsi, kas atgādināja atkārtošanās FRB 180814. J0422 + 73 zibšņus.
Milzu Metrewave radio teleskops.
Šis magnetārs atrodas 10 tūkstošu gaismas gadu attālumā no Zemes. Tas tika atklāts 2003. gadā un pakāpeniski pārtrauca izstarot radio izstarojumu 2008. gadā. Tomēr 2018. gadā tajā notika jauns uzliesmojums, kas arī pakāpeniski sāka izbalēt. Interesanti, ka magnēti parasti neizstaro radio izstarojumu, un XTE J1810-197 bija pirmais šāda veida radio izstarošanas avots. Šī objekta, kā arī atkārtotu radio pārrāvumu retums ir licis zinātniekiem domāt, ka abas parādības var būt saistītas viena ar otru.
Trokšņains caurums
2019. gada septembrī ķīniešu astronomi ziņoja, ka no FRB 121102 ir atklājuši jaunus ātri atkārtotus radio pārrāvumus (FRB). Signāli tika noteikti ar 500 metru garu FAST radioteleskopu ar 19 staru uztvērēju Gudžou provincē. No augusta beigām līdz septembrim tika reģistrēti vairāk nekā 100 tapas, kas ir rekordliels skaitlis starp visiem reģistrētajiem FRB.
Līdz tam laikam zinātnieki sāka domāt, ka FRB 121102 ir supermasīvs melnais caurums, kas par 10–100 miljoniem reižu pārsniedz Saules masu un rada jaudīgu magnētisko lauku, un cauruma ietekmētā neitronu zvaigzne vai plazma varētu būt tiešs signālraķešu avots. Cits iespējamais izskaidrojums ir tas, ka FRB 121102 ir magnetizēts plerions, miglājs, ko darbina zvaigžņu vējš no pulsara.
***
Kaut arī ātras radio pārrāvumi joprojām ir neizskaidrojama parādība, zinātniskajai aprindām 2019. gadā tika iesniegts daudz datu, kas astronomus tuvina risinājumam. Izrādījās, ka FRB var atkārtot, un viņi, iespējams, to dara ļoti bieži. Šajā gadījumā tos rada diezgan eksotiski objekti, piemēram, neitronu zvaigznes (pulsāri un magnēti), kas atrodas piemērotā starpzvaigžņu vidē. Atsevišķi pārrāvumi notiek mazāk turbulentos apstākļos: galaktikās, kur zvaigžņu veidošanās ir ļoti lēna. Šādas parādības, visticamāk, patiešām rodas katastrofālo procesu dēļ.