Hitri radijski izbruhi so bili skoraj petnajst let zaviti v tančico skrivnosti. Temu je botrovalo majhno število odkritih izbruhov. Pred nekaj leti pa so se na področju začeli dogajati tektonski premiki. K temu je verjetno najbolj pripomogel teleskop CHIME, ki je pokazal, da nebo kar migota z izbruhi. Astronomi so pred dnevi objavili prvi uradni katalog hitrih radijskih izbruhov, odkritih s teleskopom CHIME—in ni jih malo!

 

Leta 2007 sta Duncan Lorimer in David Nerkevic pregledovala arhivske podatke opazovanj radijskega teleskopa Parkes. Njuno pozornost je pritegnil nenavaden kratek pulz, ki ga je observatorij detektiral 24. julija 2001. Svetel pulz je trajal vsega nekaj tisočink sekunde. Dodatna analiza je pokazala, da ne gre za šum temveč za pravi astrofizikalni vir.

V naslednjih letih so astronomi odkrili nove kratke izbruhe, ki so v znanstveni skupnosti postali znani kot hitri radijski izbruhi[1]. Trajalo je skoraj deset let preden je število izbruhov naraslo na nekaj deset. Pravzaprav smo od leta 2007 odkrili le okoli 140 primerkov.

 

Radijski teleskop CHIME je bil prvotno zgrajen za proučevanje velikih struktur v vesolju. A kmalu se je pokazalo, da je teleskop izredno učinkovit pri odkrivanju hitrih radijskih izbruhov. Vir: Andre Renard, Dunlap Institute; CHIME

 

Pred nekaj leti je na prizorišče stopil CHIME (ang. Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). Radijski teleskop vsako noč prečeše ogromno zaplato neba, vidnega z njegove lokacije v Britanski Kolumbiji. Računalniki neprestano meljejo podatke—približno 7 terabitov na sekundo jih je, kar znaša nekaj procentov svetovnega prometa na internetu—in v njih iščejo izbruhe. Očitno je CHIME pri tem izredno uspešen, saj so astronomi nedavno objavili katalog, v katerem je kar 535 novih izbruhov, detektiranih s teleskopom v prvem letu delovanja.

Kljub uspešnem izplenu so izbruhi, ki jih najde CHIME, le vrh ledene gore. Izračuni kažejo, da se v vesolju vsak dan pojavi okoli 800 izbruhov. Večina je pretemnih, da bi jih lahko detektirali.

 

Kaj je vir hitrih radijskih izbruhov?

Izbruhi sevajo zgolj v radijskem delu spektra. Prihajajo z vseh delov neba, torej njihov izvor ne bi smel biti vezan na Galaksijo. Položaji nekaterih izbruhov[2] sovpadajo s položajem oddaljenih galaksij, kar potrjuje njihov oddaljen izvor. Še pred letom dni so se pojavljala številna ugibanja o fizikalnem mehanizmu, ki bi lahko povzročil tako kratke in svetle radijske izbruhe. A zdi se, da se počasi a vztrajno bližamo rešitvi uganke.

Lansko leto se je zvezdi SGR 1935+2154 močno zakolcalo. Gre za galaktični magnetar, oddaljen približno 30000 svetlobnih let. Magnetar je hitro se vrteča nevtronska zvezda z močnim magnetnim poljem. Magnetne silnice pulzarja se lahko zapletejo, pri čemer se sprosti veliko energije.

No, SGR 1935+2154 je v vesolje poslal močan radijski pulz, ki ga je detektiral CHIME. Izkazalo se je, da je radijski signal po lastnostih podoben hitrim radijskim izbruhom. Podoben, a ne enak, saj je bil približno tisočkrat šibkejši od tipičnega radijskega izbruha. Vseeno pa je bil to prvi dokaz, da so vsaj nekateri magnetarji lahko vir hitrih radijskih izbruhov.

Natančen mehanizem nastanka izbruha še ni znan. Mogoče nastanejo blizu površja nevtronske zvezde, morda daleč stran. Prav tako ni rečeno, da so magnetarji odgovorni za vse izbruhe.

 

Primer signala ponavljajočega in enkratnega izbruha. Signala se razlikujeta, kar namiguje na različen izvor. Vir: Pleunis et al. 2021

 

Nekateri izbruhi so ponavljajoči, kar pomeni, da izbruhi prihajajo z istega dela neba. Večina pa jih je enkratnih. Zaenkrat kaže, da izbruhi ponavljajočih primerkov trajajo malenkost dlje in izsevajo bolj usmerjeno svetlobo. Ni jasno, ali lahko oba razreda pripišemo zgolj enemu astrofizikalnemu objektu.

 

Kartiranje vesolja

Hitri radijski izbruhi pa niso zanimivi le sami po sebi, temveč jih lahko uporabimo tudi za raziskovanje redke in temne kozmične mreže, ki zapolnjuje prostor med galaksijami. CHIME z velikim številom detektiranih izbruhov pri tem igra še posebej pomembno vlogo.

Kozmično mrežo povečini sestavlja plin nevtralnih atomov vodika. Manjši delež vodika je ioniziranega, kar pomeni, da so v plinu prisotni prosti elektroni, na katerih se radijski signal siplje. Posledično radijski signal nižjih frekvenc do teleskopa prispe malenkost kasneje od signala z višjo frekvenco. Astronomi lahko preko merjenje takšne zakasnitve natančno izmerijo, koliko ioniziranega plina se nahaja med nami in virom radijskega signala.

Z dovolj velikim številom izbruhov bodo astronomi lahko naredili dokaj natančne zemljevide porazdelitve snovi v vesolju. Ker se viri izbruhov nahajajo v galaksijah, so občutljivi tudi na plin v galaksijah gostiteljicah.

Napredek v raziskavah hitrih radijskih izbruhov v zadnjih nekaj letih je neverjeten. Res je, da je njihov vir še vedno predmet debat. Prav tako šele odkrivamo, kako jih lahko uporabimo za kartiranje velikih struktur vesolja. A na tisoče novih izbruhov, ki jih bodo v bližnji prihodnosti detektirali CHIME in preostali teleskopi, nam bo nedvomno prineslo odgovore na takšna in drugačna vprašanja.

Upamo pa, da se pri tem pojavi tudi kakšno novo.

 

[1] Poimenovanje hitrih radijskih izbruhov (ang. fast radio bursts) je nekoliko neposrečeno. Radijska svetloba se giblje s hitrostjo svetlobe, kar je res hitro, ampak nič posebnega v astronomiji, kjer skoraj vse informacije potujejo s hitrostjo svetlobe. Boljši prevod bi bil “kratki radijski izbruhi”, s čimer poudarimo njihovo kratko trajanje.

[2] Položaje radijskih izbruhov na nebu je težko izmeriti natančno, zato poznamo le malo primerov z izredno natančno določeno lego.