W kosmosie zagadek jest bez liku, a szybkie rozbłyski radiowe (Fast Radio Bursts, w skrócie: FRB) są jednym z najbardziej intrygujących fenomenów, jakie dotąd zaobserwowano. To niezwykle krótkie, ale wyjątkowo energetyczne impulsy radiowe, które pojawiają się niespodziewanie i znikają w ułamku sekundy. Dotychczas FRB były kojarzone z młodymi galaktykami bogatymi w gwiazdy, gdzie procesy formowania nowych ciał niebieskich mogły sprzyjać ich powstawaniu. To, co odkryto niedawno burzy natomiast absolutne podstawy, którymi kierowaliśmy się w kontekście badania rozbłysków. Co to dla nas oznacza?
W lutym 2024 roku kanadyjski teleskop CHIME wykrył nowy FRB, oznaczony jako 20240209A. Początkowo wydawało się, że jego pochodzenie będzie zgodne z dotychczasowymi ustaleniami, ale... kosmos zrobił nam "małego" psikusa. Po szczegółowych analizach astronomowie ustalili, że źródło tego rozbłysku znajduje się w olbrzymiej, liczącej 11,3 miliarda lat galaktyce, która już dawno przestała produkować nowe gwiazdy. Badacze nazywają to "cmentarzyskiem" – jest to obszar wypełniony starymi gwiazdami, w którym nie zakłada się istnienia mechanizmów mogących generować FRB.
Dotychczas uważano, że większość szybkich rozbłysków radiowych powstaje w wyniku gwałtownej śmierci młodych, masywnych gwiazd, które zapadają się, tworząc niezwykle magnetyczne gwiazdy neutronowe. W przypadku FRB 20240209A brakuje jednak jakichkolwiek śladów tak młodych obiektów, co sugeruje istnienie innego, dotąd nieznanego mechanizmu powstawania tych kosmicznych sygnałów. I tu zaczyna robić się ciekawie, przed naukowcami jawi się misja ustalenia źródła rozbłysku.
To nie anomalia. Rozbłysk powtarza się
Gdyby FRB 20240209A pojawił się tylko raz, mielibyśmy do czynienia z podejrzeniami o jakąś mało istotną anomalię. Owo zjawisko jednak się powtarza. Między lutym a lipcem 2024 roku z tego samego miejsca zarejestrowano aż 21 impulsów, co neguje roboczą hipotezę o anomalii. Sześć z nich zostało wykrytych przez pomocniczy teleskop CHIME, co umożliwiło precyzyjne określenie lokalizacji źródła. Rozbłysk pochodzi z obrzeży galaktyki macierzystej, około 130 tysięcy lat świetlnych od jej centrum. I tutaj mamy kolejną zagadkę: większość znanych FRB pochodzi z wnętrza galaktyk, najczęściej z obszarów aktywnych gwiazdotwórczo.
FRB płynące wprost z obrzeży galaktyk to bardzo rzadkie zjawiska. Wygląda na to, że musimy zrewidować naszą wiedzę na temat tych procesów!
I co więcej, to dopiero drugi znany przypadek FRB, który powstał na tak dalekim obrzeżu galaktyki. Pierwszym był 20200120E, namierzony w 2022 roku w gęstej gromadzie kulistej na peryferiach galaktyki Messier 81. Owe przypadki sugerują, że rozbłyski mogą mieć różnorodne źródła i niekoniecznie muszą być związane wyłącznie z młodymi magnetarami.
Zespół badaczy postanowił dokładniej przyjrzeć się miejscu powstania FRB 20240209A. Symulacje komputerowe wykazały, że galaktyka macierzysta jest jedną z najmasywniejszych, jakie kiedykolwiek powiązano z rozbłyskami – jej masa jest około 100 miliardów razy większa od Słońca.
Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem tego fenomenu jest możliwość, że FRB 20240209A powstał w gromadzie kulistej – regionie pełnym starych gwiazd, w którym mogą zachodzić różnorodne zjawiska: m.in. zderzenia gwiazd neutronowych lub zapadanie się białych karłów. Potencjalnie są to procesy, które mogłyby prowadzić do emisji intensywnych sygnałów radiowych — bez obecności młodych magnetarów.
Pojawiła się propozycja wykorzystania teleskopu Webba do dalszych obserwacji. Jeśli teleskop potwierdzi obecność gromady kulistej, byłby to dopiero drugi taki przypadek w historii. Jeśli jednak nie znajdzie tam spodziewanej gromady, konieczne będzie rozważenie jeszcze bardziej egzotycznych scenariuszy dotyczących powstawania FRB. Oby się udało — niedawno informowaliśmy Was o tym, że m.in. teleskop Webba może mieć obcięte finansowanie — nawet o 1/5. To oznaczałoby znacznie mniejsze możliwości użycia instrumentu do m.in. takich "interwencyjnych" badań, jak to dotyczące opisywanego przez nas rozbłysku.
Co dalej z badaniami nad FRB?
Właśnie dowiadujemy się, jak niewiele jeszcze wiemy o szybkich rozbłyskach radiowych. Możliwe, że istnieją różne mechanizmy ich powstawania, zależne od wieku i składu galaktyk macierzystych. Nowe badania nad FRB mogą nie tylko pomóc w rozszyfrowaniu tego fenomenu, ale także dostarczyć cennych informacji na temat ewolucji galaktyk i ekstremalnych warunków fizycznych panujących w odległych zakątkach wszechświata.
