Legalább kétféle típusa lehet a titokzatos gyors rádiókitöréseknek

4220

A CHIME kanadai rádióteleszkóp 535 gyors rádiókitörést észlelt, ezzel megnégyszerezve a rövid, hatalmas energiájú felvilanások eddigi méréseinek számát. A régóta várt eredmények szerint a titokzatos eseményeknek két jól elkülöníthető típusa van: egyszeriek, illetve periodikusan ismétlődőek, melyek az átlagosnál legalább tízszer tovább tartanak.

Az eredmények erősen arra utalnak, hogy a gyors rádiókitörések legalább két különböző asztrofizikai eseményből származhatnak. A CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) teleszkóp 2018 és 2019 között, működésének első évében gyűjtötte a most publikált katalógus adatait. A CHIME kutatócsoportja idén június 9-én mutatta be az eredményeket az Amerikai Csillagászati Egyesület (AAS) ülésén.

A CHIME rádióteleszkóp 535 gyors rádiókitörést észlelt működésének első évében. (Forrás: Andre Renard/CHIME Collaboration)

A CHIME teleszkópon nincsenek mozgó alkatrészek, az eszközt négy darab, egyenként 100 méter hosszú antenna alkotja, melyek leginkább 1-1 félbevágott csőre hasonlítanak. A teleszkóp adott időben az égbolt egy keskeny sávját figyeli meg, viszont a Föld forgásának köszönhetően a teleszkóp az egész látható égboltot pásztázza, a jelekből pedig digitálisan állítanak elő fényképeket.

A CHIME eredeti célja az anyag eloszlásának feltérképezése volt az Univerzumban, de kiegészítették egy sor komplex elektronikával, hogy a gyors rádiókitörésekre is érzékeny legyen. Habár még mindig nincs biztos magyarázat arra, hogy mi okozza a gyors rádiókitöréseket, a CHIME eredményeket elnézve elég meggyőző, hogy legalább kétféle elkülöníthető típusa létezik. Az 535 megfigyelt kitörésből 61 darab ismétlődő volt, 18 különféle forrásból. A két csoport a jel hosszában is eltér, az egyedi felvillanások sokkal rövidebb ideig tartanak; az ismétlődő kitörések pedig jóval keskenyebb sávban figyelhetőek meg, mint az egyedi események.

A gyors rádiókitöréseket többnyire 1 vagy több másodpercen keresztül detektálják – ez viszont félrevezetően hosszú: a jel fényévek millióin keresztül jut el hozzánk, ekkora út megtétele alatt pedig az intergalaktikus anyag szétkeni a rádióhullámokat a spektrumon. Ennek eredményeképpen az alacsonyabb frekvenciájú hullámok több másodperc késéssel érhetnek ide hozzánk, mint a magasabb frekvenciájúak. Számítások szerint, ha közvetlenül a forrásnál mérhetnénk, a kitörés alig néhány milliszekundumig tartana. Ez alatt az elképesztően rövid idő alatt közel 500 milliószor annyi energia szabadulhat fel, mint amennyit ugyanennyi idő alatt a Nap kibocsát.

A hullámok szétkenődése, avagy diszperziója alapján nagyjából meg lehet becsülni, hogy a jel milyen messziről érkezett. Eddig egyetlen eset kivételével minden kitörést a Tejútrendszeren kívülről detektáltak. A CHIME mérései szerint a kitörések forrásai egyenletesen oszlanak el az égbolton, és csak néhányat tudtak egyetlen konkrét galaxishoz kötni.

Az egyszeri, nem ismétlődő gyors rádiókitörések forrásai kataklizmikus események lehetnek, mint például két neutroncsillag ütközése. (Forrás: NASA Goddard Space Flight Center/CI Lab)

Az elmúlt években több kutatócsoport is monitorozta az égbolt olyan régióit, ahol korábban már megfigyeltek gyors rádiókitörést; némely esetben pedig sikerült rendszeresen ismétlődő forrásokra lelni. Például egy 2016-ban Spitler és kutatótársai által felfedezett forrás körülbelül 1 napig aktív (melynek során óránként többször produkál felvillanásokat), ez a ciklus pedig 160 naponta ismétlődik.

A szabályos ismétlődés segít azt is megállapítani, hogy vajon mi lehet a kitörések kiváltó eseménye. Egy lehetséges magyarázat, hogy erősen mágnesezett neutroncsillag elnyúlt pályán kering egy másik, átlagos csillag körül. Ahogyan a neutroncsillag periodikusan közelebb kerül a társához, a mágneses térben szóródó, nagy energiájú csillagszél okozhatja a felvillanásokat.

Az egyszeri, nem ismétlődő eseményeket azonban kataklizmikus események okozhatják, például neutroncsillagok ütközései, vagy fiatal neutroncsillagok mágneses viharai, melyeket magnetárokként ismerünk. A Tejútrendszerben megfigyelt eseményt egy ismert magnetárhoz tudták kötni; az elméletet azonban az M81 galaxis egyik gömbhalmazában megfigyelt kitörése kérdőjelezte meg. A gömbhalmazok ugyanis nagyon idős csillagok sűrű csoportosulásai, tipikusan nem valószínű, hogy bennük magnetárok lennének.

Az első gyors rádiókitörés 2007-es felfedezésekor nagy meglepetésként érte a csillagász közösséget, sok éven keresztül pedig alig néhányat sikerült csak megfigyelni. Rengeteg különféle elmélet született a megmagyarázásukra, még vicceltek is azzal, hogy több az elmélet, mint ahány valós eseményt sikerült megfigyelni. Most viszont a CHIME katalógusával megfordult a helyzet; az első adatgyűjtemény pedig még csak a kezdet, várhatóan még éveken keresztül egyre több megfigyeléssel fogunk gazdagodni.

Forrás: Nature

Hozzászólás

hozzászólás