Hubble wykrywa tajemniczy rozbłysk radiowy pochodzący z połowy Wszechświata

https://esahubble.org/news/heic2402/

Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a odkryli rzadkie, dziwne zjawisko w dziwnym miejscu.

Szybkie rozbłyski radiowe (FRB) to krótkie, ale niezwykle jasne zdarzenia kosmiczne, z których niedawno wykryto FRB, FRB 20220610A, wyróżniającą się ze względu na swoją odległość i energię, zlokalizowaną w gromadzie galaktyk z czasów, gdy Wszechświat miał zaledwie 5 miliardów lat. To wydarzenie podważa istniejące modele FRB, ponieważ jego pochodzenie, określone za pomocą zaawansowanego obrazowania wykonanego przez Hubble’a, wskazuje na złożone interakcje pomiędzy maksymalnie siedmioma łączącymi się galaktykami.

Szybki rozbłysk radiowy (FRB) to przelotny podmuch energii, który może – na kilka milisekund – przyćmić całą galaktykę. W ciągu ostatnich kilku lat wykryto setki FRB. Pojawiają się na całym niebie jak błyski kamer na stadionie, ale źródła tych intensywnych wybuchów promieniowania pozostają niepewne.

Ten FRB jest szczególnie dziwny, ponieważ wybuchł w połowie Wszechświata, co czyni go najdalszym i najpotężniejszym wykrytym do tej pory.

A jeśli to nie jest wystarczająco dziwne, stało się jeszcze dziwniejsze w oparciu o dalsze obserwacje Hubble’a po jego odkryciu. FRB rozbłysła w miejscu, które wydaje się mało prawdopodobne – zbiorze galaktyk, które istniały, gdy Wszechświat miał zaledwie 5 miliardów lat. Poprzednie FRB odkryto w izolowanych galaktykach.

FRB 20220610A została po raz pierwszy odkryta 10 czerwca 2022 roku przez radioteleskop Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) w Australii Zachodniej, a jej pochodzenie zostało potwierdzone przez Europejskie Obserwatorium Południowe. Bardzo duży teleskop w Chile. Jest czterokrotnie bardziej energetyczna niż bliższe FRB. Może to podważyć modele tego, co wytwarza FRB. A może to efekt selekcji, polegający na tym, że w połowie Wszechświata można wykryć tylko bardzo jasne FRB?

„Wymagało dużej ostrości i wrażliwości Hubble’a, aby dokładnie określić, skąd pochodzi FRB” – powiedziała główna autorka Alexa Gordon z Uniwersytet Północno-Zachodni w Evanston w stanie Illinois. „Bez obrazowania wykonanego przez Hubble’a nadal pozostawałoby tajemnicą, czy pochodzi ono z jednej monolitycznej galaktyki, czy z jakiegoś rodzaju oddziałującego układu. To właśnie tego typu środowiska – te dziwne – prowadzą nas do lepszego zrozumienia tajemnicy FRB.”

Wyraźne obrazy wykonane przez Hubble’a sugerują, że na możliwej drodze do łączenia może znajdować się aż siedem galaktyk, co również byłoby bardzo znaczące – twierdzą badacze. Takie grupy galaktyk są rzadkie i możliwe, że doprowadziło to do warunków, które wyzwoliły FRB.

„Ostatecznie staramy się odpowiedzieć na pytania: co je powoduje? Kim są ich przodkowie i jakie jest ich pochodzenie? Obserwacje Hubble’a dostarczają spektakularnego obrazu zaskakujących typów środowisk, które powodują te tajemnicze zdarzenia” – powiedziała współautorka Wen-fai Fong, również z Northwestern University.

Chociaż astronomowie nie są zgodni co do możliwego mechanizmu stojącego za tym niezwykłym zjawiskiem, powszechnie uważa się, że FRB muszą obejmować jakiś zwarty obiekt, np. czarna dziura Lub gwiazda neutronowa. Jeden ze skrajnych typów gwiazd neutronowych nazywany jest magnetarem – jest to najbardziej magnetyczny typ gwiazdy neutronowej we Wszechświecie. Ma pole magnetyczne tak silne, że gdyby magnetar został umieszczony w połowie drogi między Ziemią a Księżycem, wymazałby pasek magnetyczny z karty kredytowej każdego człowieka na świecie. Co gorsza, jeśli astronauta podróżowałby w promieniu kilkuset kilometrów od magnetara, faktycznie uległby on rozpuszczeniu, ponieważ każdy atom w ich organizmie zostanie zakłócona.

Możliwe mechanizmy obejmują pewnego rodzaju wstrząsające trzęsienie gwiazd lub alternatywnie eksplozję spowodowaną załamaniem i ponownym połączeniem skręconych linii pola magnetycznego magnetara. Podobne zjawisko zachodzi na Słońcu, powodując rozbłyski słoneczne, ale pole magnetara jest bilion razy silniejsze niż magnetosfera Słońca. Pęknięcie wygenerowałoby błysk FRB lub falę uderzeniową, która spala otaczający pył i podgrzewa gaz do postaci osocze.

Magnetarów może być kilka odmian. W jednym przypadku może to być eksplodujący obiekt krążący wokół czarnej dziury otoczonej dyskiem materiału. Inną alternatywą jest para krążących wokół gwiazd neutronowych, których magnetosfery okresowo oddziałują, tworząc wnękę, w której mogą zachodzić erupcje. Szacuje się, że magnetary są aktywne przez około 10 000 lat, zanim się ustatkują, zatem można się spodziewać, że zostaną znalezione tam, gdzie ma miejsce burza ogniowa narodzin gwiazd. Wydaje się jednak, że nie dotyczy to wszystkich magnetarów.

W najbliższej przyszłości eksperymenty FRB zwiększą ich czułość, co doprowadzi do bezprecedensowego wzrostu liczby FRB wykrywanych na tych odległościach. Hubble odegra kluczową rolę w charakteryzowaniu środowisk, w których występują te FRB. Astronomowie wkrótce dowiedzą się, jak wyjątkowe było środowisko tego FRB.

„Musimy po prostu znajdować więcej takich FRB, zarówno w pobliżu, jak i daleko, i we wszystkich tego rodzaju środowiskach” – powiedział Gordon.

Wyniki zaprezentowano na 243. spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Nowym Orleanie w Luizjanie.