Astronomowie wykrywają radiowe „bicie serca” miliardy lat świetlnych od Ziemi

Wyraźny i okresowy wzór szybkich błysków radiowych może pochodzić od odległej gwiazdy neutronowej.

Wizja artystyczna sygnału radiowego z odległej galaktyki, który wydaje się migać z zaskakującą regularnością. Źródło: Zdjęcie dzięki uprzejmości CHIME, z tłem edytowanym przez MIT News.

Międzynarodowy zespół astronomów wykrył dziwny i trwały sygnał radiowy z odległej galaktyki, który wydaje się błyskać z zaskakującą regularnością.

Sygnał jest klasyfikowany jako szybki błysk radiowy (FRB) – intensywnie silny błysk fal radiowych o nieznanym astrofizycznym pochodzeniu, który zwykle trwa najwyżej kilka milisekund. Jednak ten nowy sygnał utrzymuje się do trzech sekund, około 1000 razy dłużej niż przeciętny FRB. W tym oknie zespół wykrył błyski fal radiowych, które powtarzają się co 0,2 sekundy w wyraźnym, okresowym wzorze, podobnym do bijącego serca.

Badacze oznaczyli sygnał jako FRB 20191221A i jest to obecnie najdłużej trwający FRB, o najwyraźniejszym okresowym wzorze, wykryty do tej pory.

Źródło sygnału znajduje się w odległej galaktyce, kilka miliardów lat świetlnych od Ziemi. Co dokładnie może być tym źródłem, pozostaje tajemnicą, choć astronomowie podejrzewają, że sygnał może pochodzić od radiowego pulsara lub magnetara, które są rodzajami gwiazd neutronowych – niezwykle gęstych, szybko wirujących, zapadających się rdzeni olbrzymich gwiazd.

We Wszechświecie nie ma wielu rzeczy, które emitują ściśle okresowy sygnał - mówi Daniele Michilli, stażysta w MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. Przykłady znane z naszej własnej Galaktyki to pulsary radiowe i magnetary, które wirują i wytwarzają wiązki podobne do latarni morskiej. I sądzimy, że ten nowy sygnał może być magnetarem lub pulsarem na sterydach.

Zespół ma nadzieję wykryć więcej okresowych sygnałów z tego źródła, które mogłyby zostać wykorzystane jako zegar astrofizyczny. Na przykład częstotliwość wybuchów i to, jak zmieniają się one w miarę oddalania się źródła od Ziemi, mogłoby zostać wykorzystane do pomiaru tempa rozszerzania się Wszechświata.

Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature 13 lipca 2022 roku.

Od czasu odkrycia pierwszego FRB w 2007 roku, we Wszechświecie wykryto setki podobnych błysków radiowych, ostatnio przez Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), interferometryczny radioteleskop składający się z czterech dużych parabolicznych reflektorów, który znajduje się w Dominion Radio Astrophysical Observatory w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie.

CHIME stale obserwuje niebo gdy Ziemia się obraca i jest zaprojektowany tak, aby odbierać fale radiowe emitowane przez wodór w najwcześniejszych etapach Wszechświata. Tak się składa, że teleskop jest również czuły na szybkie błyski radiowe, a odkąd zaczął obserwować niebo w 2018 roku, wykrył setki FRB emitujące z różnych części nieba.

Zdecydowana większość zaobserwowanych do tej pory FRB to jednorazowe – skrajnie jasne błyski fal radiowych, które trwają kilka milisekund, zanim zgasną. Niedawno badacze odkryli pierwszy okresowy FRB, który wydawał się emitować regularny wzór fal radiowych. Sygnał ten składał się z czterdziestodniowego okna losowych wybuchów, które następnie powtarzały się co 16 dni. Ten 16-dniowy cykl wskazywał na okresowy wzór aktywności, choć sygnał rzeczywistych błysków radiowych był raczej przypadkowy niż okresowy.

21 grudnia 2019 roku CHIME odebrał sygnał potencjalnego FRB, co natychmiast zwróciło uwagę Michilli’ego, który skanował napływające dane.

To było niezwykłe – wspomina. Nie tylko był bardzo długi, trwający około trzech sekund, ale istniały okresowe piki, które były nadzwyczaj precyzyjne, emitowane co ułamek sekundy – bum, bum, bum – jak bicie serca. To pierwszy przypadek, kiedy sam sygnał jest okresowy.

Analizując wzór błysków radiowych FRB 20191221A, Michilli i jego koledzy znaleźli podobieństwa do emisji z pulsarów radiowych i magnetarów w naszej własnej Galaktyce. Pulsary radiowe to gwiazdy neutronowe, które emitują wiązki fal radiowych, wyglądające na pulsujące podczas obrotu gwiazdy, podczas gdy podobna emisja jest wytwarzana przez magnetary dzięki ich ekstremalnym polom magnetycznym.

Główna różnica między nowy sygnałem a emisją radiową pochodzącą z naszych własnych galaktycznych pulsarów i magnetarów polega na tym, że FRB 20191221A wydaje się być ponad milion razy jaśniejszy. Michilli mówi, że świecące błyski mogą pochodzić od odległego radiowego pulsara lub magnetara, który normalnie jest mniej jasny w miarę rotacji i z jakiegoś powodu wyrzucił ciąg genialnych błysków, w rzadkim, trzysekundowym oknie, które CHIME złapał.

Astronomowie mają nadzieję na wychwycenie wybuchów z okresowego FRB 20191221A, co może pomóc w lepszym zrozumieniu jego źródła i ogólnie gwiazd neutronowych.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono