Astronomowie wykorzystują nowo zainstalowane teleskopy i zdjęcia z przestrzeni kosmicznej, aby podważyć utrwalone od dawna założenia dotyczące przyczyn powstawania szybkich błysków radiowych.
 |
| Zdjęcie w podczerwieni wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) przedstawiające galaktykę NGC 4141 zawierającą szybki rozbłysk radiowy FRB 20250316A. Wstawka przedstawia niewielki obszar galaktyki, w którym dokładnie określono lokalizację rozbłysku, ujawniając słabe źródło promieniowania podczerwonego – NIR-1. Źródło: NASA/ESA/CSA/CfA/P. Blanchard i inni; Obróbka zdjęcia: CfA/P. Edmonds |
Astronomowie odkryli, co może być źródłem potężnego rozbłysku fal radiowych pochodzącego z innej galaktyki. Wykorzystując precyzyjne dane radiowe i podczerwone, naukowcy przeprowadzili jak dotąd najdokładniejsze poszukiwania źródła tajemniczych, ulotnych sygnałów – przy okazji rozwiązali poważny, nierozwiązany problem astrofizyki.
Zespół badaczy pod kierownictwem Petera Blancharda, pracownika naukowego Harvard College Observatory w Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), być może po raz pierwszy odkrył obiekt, który wytworzył szybki błysk radiowy (FRB) w innej galaktyce.
Te FRB to potężne błyski emisji radiowych, które trwają zaledwie kilka milisekund, czyli ułamek sekundy. Odkąd astronomowie po raz pierwszy odkryli FRB w roku 2007, ustalili, że fale te pochodzą spoza naszej Galaktyki, w tym z odległości miliardów lat świetlnych od Ziemi.
Jednak zrozumienie i wyjaśnienie tych niezwykłych zjawisk stanowiło ogromne wyzwanie. Jedną z wiodących teorii jest związek między FRB a magnetarami: pozostałościami gwiazd neutronowych po wybuchach supernowych o silnych polach magnetycznych. Możliwe są jednak również inne wyjaśnienia, ponieważ astronomowie nie znaleźli wiarygodnych sygnałów ze źródeł generujących FRB w świetle o innych długościach fal, w tym w świetle widzialnym i podczerwonym, które znajdują się tuż poza widmem widzialnym.
Blanchard i jego zespół wykorzystali odkrycie FRB w pobliskiej galaktyce, dokonane za pomocą macierzy CHIME Outriggers, radioteleskopu w Kanadzie, który został niedawno zmodernizowany, aby umożliwić detekcję FRB z precyzyjną lokalizacją. Następnie naukowcy skorzystali z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, aby poszukać sygnału w podczerwieni z tego samego miejsca.
To była wyjątkowa okazja, aby po raz pierwszy szybko skierować potężne podczerwone oko teleskopu Webba na lokalizację FRB – powiedział Blanchard. Zostaliśmy nagrodzeni ekscytującym rezultatem – widzimy słabe źródło światła podczerwonego bardzo blisko miejsca, w którym nastąpił rozbłysk radiowy. To może być pierwszy obiekt powiązany z FRB, jaki ktokolwiek znalazł w innej galaktyce.
Dane w podczerwieni ujawniły obiekt o nazwie NIR-1, który prawdopodobnie jest czerwonym olbrzymem lub być może masywną gwiazdą w średnim wieku. Czerwony olbrzym to gwiazda podobna do Słońca, która zbliża się do końca swojego życia, a która rozszerzyła się i pojaśniała. Inną możliwością jest gwiazda znacznie masywniejsza od Słońca.
Chociaż mało prawdopodobne jest, aby te gwiazdy bezpośrednio generowały FRB, naukowcy twierdzą, że mogą mieć niewidocznego towarzysza, takiego jak gwiazda neutronowa, odciągającego materię od czerwonego olbrzyma lub masywnej gwiazdy. Ten proces przenoszenia masy mógłby wywołać FRB.
Nowy szybki błysk radiowy, nazwany FRB 20250316A, został odkryty 16 marca 2025 roku w galaktyce NGC 4141, oddalonej od Ziemi o około 130 milionów lat świetlnych. Jest to wyjątkowy cel dalszych badań, ponieważ jest to najbliższy FRB, jaki kiedykolwiek odkryto za pomocą zmodernizowanej macierzy CHIME Outrigger, co umożliwia ustalenie jednej z najdokładniejszych pozycji radiowych FRB, jakie kiedykolwiek uzyskano.
Dzięki macierzy CHIME Outrigger w końcu jesteśmy w stanie uchwycić te ulotne kosmiczne sygnały na żywo, zawężając ich lokalizację nie tylko do pojedynczych galaktyk, ale nawet do określonych środowisk gwiazdowych – powiedziała współautorka Amanda Cook, doktorantka z Uniwersytetu McGill i główna autorka artykułu towarzyszącego odkryciu ten FRB przez CHIME.
Zalety stosunkowo niewielkiej odległości i precyzyjnej lokalizacji, w połączeniu z ostrymi obrazami JWST, pozwoliły na uzyskanie najczystszego widoku pojedynczych gwiazd, jakie kiedykolwiek widziano w pobliżu lokalizacji FRB.
Zaproponowano dziesiątki różnych pomysłów na wyjaśnienie FRB, ale do tej pory nie dysponowaliśmy danymi, aby przetestować większość z nich – powiedział współautor Edo Berger, naukowiec z CfA i profesor astronomii na Uniwersytecie Harvarda. Możliwość wyizolowania pojedynczych gwiazd wokół FRB to ogromny postęp w porównaniu z poprzednimi badaniami i zaczyna nam mówić, jakie układy gwiazdowe mogą powodować te potężne błyski.
Czerwony olbrzym lub masywna gwiazda mogły jednak nie mieć związku z FRB, co skłoniło zespół do zbadania większego otoczenia w poszukiwaniu dodatkowych wskazówek. Odkryli, że FRB znajduje się w pobliżu niewielkiej gromady młodych, masywnych gwiazd. Na podstawie tej lokalizacji zasugerowali, że masywna gwiazda w gromadzie mogła już ulec zapadnięciu, tworząc magnetar, który wygenerował FRB. Magnetar byłby zdecydowanie zbyt słaby, aby można go było bezpośrednio zaobserwować w danych z JWST.
Zespół rozważał kilka innych możliwości wyjaśnienia FRB, w tym obiekt w gęstej gromadzie starych gwiazd lub masywnego olbrzyma. Byłyby one jednak jaśniejsze niż obserwowana przez nich słaba gwiazda, więc te wyjaśnienia zostały odrzucone.
Niezależnie od tego, czy powiązanie z gwiazdą jest rzeczywiste, dowiedzieliśmy się wiele o pochodzeniu rozbłysku – powiedział Blanchard. Jeśli układ podwójny gwiazd nie jest odpowiedzią, nasza praca sugeruje, że FRB spowodował izolowany magnetar.
Innym możliwym wyjaśnieniem sygnału podczerwonego jest to, że jest to światło odbite, powstałe w wyniku rozbłysku obiektu, który wywołał błysk radiowy, na przykład magnetar. Jeśli tak, światło podczerwone prawdopodobnie z czasem zniknie. Zespół zaproponuje kolejne obserwacje JWST w celu poszukiwania takiej zmiany.
Zrobiliśmy pierwszy krok na nowej ścieżce do rozwiązania zagadki FRB, wykorzystując precyzyjne obrazowanie JWST, aby przybliżyć dokładne miejsca, z których pochodzą FRB – powiedział Berger. Nie możemy przewidzieć, kiedy i skąd nadejdzie kolejny FRB, dlatego musimy być gotowi do szybkiego wdrożenia JWST, gdy nadejdzie na to czas.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Czytaj też:
