Το Fast Radio Bursts (FRBs) έχει γίνει το επίκεντρο της έρευνας την τελευταία δεκαετία. Στην αστρονομία του ραδιοφώνου, αυτό το φαινόμενο αναφέρεται σε παροδικούς ραδιοπαλμούς που προέρχονται από μακρινές κοσμολογικές πηγές, οι οποίοι συνήθως διαρκούν μόνο λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου κατά μέσο όρο. Από το πρώτο γεγονός που εντοπίστηκε το 2007 (το «Lorimer Burst»), έχουν παρατηρηθεί τριάντα τέσσερα FRB, αλλά οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην είναι σίγουροι τι τους προκαλεί.
Με θεωρίες που κυμαίνονται από εκρηκτικά αστέρια και μαύρες τρύπες έως πάλσαρ και μαγνήτες - και ακόμη και μηνύματα που προέρχονται από εξωγήινη νοημοσύνη (ETI) - οι αστρονόμοι έχουν αποφασιστεί να μάθουν περισσότερα για αυτά τα παράξενα σήματα. Και χάρη σε μια νέα μελέτη από μια ομάδα Αυστραλών ερευνητών, οι οποίοι χρησιμοποίησαν το Australia Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), ο αριθμός των γνωστών πηγών FRB έχει σχεδόν διπλασιαστεί.
Η μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς την έρευνά τους, η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Φύση, με επικεφαλής τον Δρ Ryan Shannon - ερευνητή από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Swinburne και το Κέντρο Αριστείας OzGrav ARC - και περιελάμβανε μέλη από το Διεθνές Κέντρο Έρευνας Ραδιοαστρονομίας (ICRAR), την Εθνική Διευκόλυνση Τηλεσκοπίου Αυστραλίας (ATNF), το ARC Κέντρο Αριστείας για την Αστροφυσική All-Sky (CAASTRO) και πολλά πανεπιστήμια.
Όπως δηλώνουν στη μελέτη τους, οι προσπάθειες κατανόησης των FRB στο σύνολό τους παρεμποδίστηκαν από διάφορους παράγοντες. Πρώτον, οι προηγούμενες αναζητήσεις έχουν πραγματοποιηθεί με τηλεσκόπια που ποικίλλουν ως προς την ευαισθησία, σε μια σειρά διαφορετικών ραδιοσυχνοτήτων και σε περιβάλλοντα με διαφορετικά επίπεδα παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων - τα οποία είναι αποτέλεσμα ανθρώπινης δραστηριότητας.
Δεύτερον, οι προηγούμενες αναζητήσεις περιπλέκονται από τον παροδικό χαρακτήρα των πηγών και την κακή γωνιακή ανάλυση των οργάνων ανίχνευσης, η οποία είχε ως αποτέλεσμα την αβεβαιότητα όσον αφορά τις πηγές των FRB και τη φωτεινότητά τους. Για να το αντιμετωπίσει αυτό, η ομάδα διεξήγαγε μια καλά ελεγχόμενη, ραδιοφωνική έρευνα ευρέος πεδίου για μια σειρά εκρήξεων που ανακαλύφθηκαν το 2016 και εντοπίστηκαν σε έναν νάνο γαλαξία που βρίσκεται 3,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Η ομάδα διεξήγαγε αυτήν την έρευνα χρησιμοποιώντας τη σειρά ASKAP, το γρηγορότερο τηλεσκόπιο ραδιοσκόπησης στον κόσμο που βρίσκεται στη δυτική Αυστραλία. Σχεδιασμένο και κατασκευασμένο από τον Οργανισμό Επιστημονικής και Βιομηχανικής Έρευνας της Κοινοπολιτείας (CSIRO), η σειρά ASKAP αποτελείται από κεραίες 36 πιάτων που απλώνονται σε έκταση εδάφους διαμέτρου 6 km (3,7 mi).
Χρησιμοποιώντας αυτόν τον πίνακα, ο οποίος είναι ο πρόδρομος του μελλοντικού τηλεσκοπίου Square Kilometer Array (SKA), η ερευνητική ομάδα εξέτασε τις εκρήξεις που προέρχονται από αυτήν την μακρινή κοσμολογική πηγή. Εκτός από την εύρεση περισσότερων FRB σε ένα χρόνο από οποιαδήποτε προηγούμενη έρευνα, παρατήρησαν επίσης ότι τα σήματα προέρχονταν από πηγές πολύ πιο μακριά από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως. Όπως εξήγησε ο Δρ Shannon σε δελτίο τύπου του ICRAR:
«Βρήκαμε 20 γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις σε ένα χρόνο, σχεδόν διπλασιάζοντας τον αριθμό που εντοπίστηκε παγκοσμίως από τότε που ανακαλύφθηκαν το 2007. Χρησιμοποιώντας τη νέα τεχνολογία του Australia Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), αποδείξαμε επίσης ότι οι γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις προέρχονται από την άλλη πλευρά του Σύμπαντος παρά από τη δική μας γαλαξιακή γειτονιά. "
Οι παρατηρήσεις παρακολούθησης που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ 8 και 46 ημερών μετά τις αρχικές ανιχνεύσεις διαπίστωσαν ότι καμία από τις εκρήξεις δεν επαναλήφθηκε. Οι 20 ριπές που εντόπισαν περιλάμβαναν επίσης τις κοντινότερες πηγές που παρατηρήθηκαν ποτέ, για να μην αναφέρουμε τις πιο φωτεινές. Τα ευρήματά τους έδειξαν επίσης ότι υπάρχει σχέση μεταξύ διασποράς έκρηξης και φωτεινότητας, καθώς και έντασης και απόστασης.
Ο λόγος για αυτό έχει να κάνει με το γεγονός ότι οι πιο μακρινές ριπές ταξιδεύουν για δισεκατομμύρια έτη φωτός πριν φτάσουν στη Γη. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους, διέρχονται από υλικό που βρίσκεται μεταξύ της πηγής και της Γης (όπως σύννεφα αερίου), το οποίο έχει επίδραση σε αυτά. Όπως εξήγησε ο Δρ Jean-Pierre Macquart, από τον κόμβο του Πανεπιστημίου Curtin του ICRAR και συν-συγγραφέας στην εφημερίδα:
«Κάθε φορά που συμβαίνει αυτό, τα διαφορετικά μήκη κύματος που συνθέτουν μια έκρηξη επιβραδύνονται από διαφορετικές ποσότητες. Τελικά, η έκρηξη φτάνει στη Γη με την εξάπλωση μήκους κύματος που φθάνει στο τηλεσκόπιο σε ελαφρώς διαφορετικούς χρόνους, όπως οι κολυμβητές σε μια γραμμή τερματισμού. Ο συγχρονισμός της άφιξης των διαφορετικών μηκών κύματος μας λέει πόσα υλικά έχει διανύσει η έκρηξη στο ταξίδι της. Και επειδή έχουμε δείξει ότι οι γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις προέρχονται από μακριά, μπορούμε να τις χρησιμοποιήσουμε για να εντοπίσουμε όλα τα ελλείπουσα ύλη που βρίσκονται στο διάστημα μεταξύ των γαλαξιών - κάτι που είναι μια πραγματικά συναρπαστική ανακάλυψη. "
Χάρη σε αυτήν την τελευταία ομάδα ανακαλύψεων, οι επιστήμονες καταλαβαίνουν τώρα ότι τα FRB που έχουν ανιχνεύσει μέχρι στιγμής προέρχονται από την άλλη πλευρά του κόσμου, παρά από τον γαλαξία μας. Ωστόσο, δεν είμαστε ακόμη πιο κοντά στο να προσδιορίσουμε τι τους προκαλεί ή από ποιους γαλαξίες προέρχονται. Αλλά με ένα ερευνητικό δείγμα που τώρα αποτελείται από 48 ανιχνεύσεις, οι ερευνητές είναι πιθανό να μάθουν πολλά περισσότερα τα επόμενα χρόνια.
Για τον Δρ Shannon και την ερευνητική του ομάδα, η επόμενη πρόκληση θα είναι να εντοπίσει τις θέσεις των εκρήξεων στον ουρανό. «Θα μπορέσουμε να εντοπίσουμε τις εκρήξεις σε καλύτερη από το χίλια του βαθμού», είπε. «Αυτό είναι περίπου το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας που βλέπει δέκα μέτρα μακριά και αρκετά καλό για να δέσει κάθε έκρηξη σε έναν συγκεκριμένο γαλαξία».
Και εν τω μεταξύ, η μελέτη των FRBs αναμένεται επίσης να οδηγήσει σε ορισμένες σημαντικές ανακαλύψεις στην αστρονομία. Ήδη, μια ομάδα ερευνητών του CSIRO χρησιμοποίησε το Παρατηρητήριο Parkes στην Αυστραλία για να ανιχνεύσει ένα FRB το 2016, το οποίο στη συνέχεια παρατηρήθηκε από πολλά παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο. Ως αποτέλεσμα, η ομάδα μπόρεσε να αναγνωρίσει την πηγή (έναν ελλειπτικό γαλαξία 6 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά) και να προσδιορίσει την αλλαγή του σήματος.
Αυτό το πρωτοφανές επίτευγμα επέτρεψε στην ερευνητική ομάδα να μετρήσει την πυκνότητα της παρεμβαλλόμενης ύλης μεταξύ αυτού του γαλαξία και της Γης, η οποία επιβεβαίωσε ότι τα τρέχοντα μοντέλα μας για τη μέτρηση της πυκνότητας της ύλης στο Σύμπαν είναι σωστά. Με άλλα λόγια, η ομάδα μπόρεσε να βρει την «ουσία που λείπει» του Σύμπαντος χρησιμοποιώντας FRBs ως ραβδί μέτρησης. Ή όπως ο Δρ Jean-Pierre Macquart, ανώτερος λέκτορας στο Πανεπιστήμιο Curtin και ένας από τους επιστήμονες που είναι υπεύθυνοι για την ανακάλυψη, το έθεσε:
Στην πραγματικότητα, [FRBs] είναι εργαστήρια φυσικής που διερευνούν τα άκρα της ύλης και της ενέργειας που δεν μπορούμε να έχουμε πρόσβαση στα επίγεια εργαστήρια. Και ακριβώς αυτό το είδος της φυσικής θα οδηγήσει τις μελλοντικές εξελίξεις στην τεχνολογία στις επόμενες γενιές. "
Πρόσφατη έρευνα έδειξε επίσης ότι τα FRBs είναι ένα πολύ κοινό κοσμολογικό γεγονός, που συμβαίνει περίπου μία φορά κάθε δευτερόλεπτο στο Σύμπαν μας. Με ισχυρά εργαλεία παρατήρησης που θα κυκλοφορήσουν σύντομα στο διαδίκτυο - όπως το Square Kilometer Array (SKA), το Large Latin Millimeter Array (LLAMA) και το Qitai 110m Radio Telescope - οι επιστήμονες είναι βέβαιο ότι θα παρατηρήσουν πολλά περισσότερα FBR στο εγγύς μέλλον.
Με κάθε νέα ανίχνευση, αναμένουμε να μάθουμε περισσότερα για το τι προκαλεί αυτές τις παράξενες αναλαμπές και πώς θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να ξεκλειδώσουν τα μυστήρια του Σύμπαντός μας. Εν τω μεταξύ, φροντίστε να δείτε αυτήν τη συνέντευξη με τον Δρ Shannon και την ομάδα ανακάλυψης, με ευγενική παραχώρηση του CSIRO:
