A gyors rádiószakadások (FRB) az elmúlt évtizedben a kutatás fő témájává váltak. A rádiócsillagászatban ez a jelenség távoli kozmológiai forrásokból származó átmeneti rádióimpulzusokra utal, amelyek átlagosan csak néhány milliszekundumot tartanak fenn. Mivel az első eseményt 2007-ben észlelték („Lorimer Burst”), harmincnégy FRB-t figyeltek meg, ám a tudósok továbbra sem tudják, mi okozza őket.
A csillagok és a fekete lyukak felrobbanásától a pulzátorokig és mágnesekig terjedő elméletekkel - sőt a földön kívüli intelligenciáktól (ETI) származó üzenetekkel is - a csillagászok eltökélt szándéka, hogy többet megtudjanak ezekről a furcsa jelekről. És az ausztrál kutatók által készített új tanulmánynak köszönhetően, amely az ausztrál négyzetkilométeres tömbútvonalat (ASKAP) használta, az FRB-k ismert forrásainak száma majdnem megduplázódott.
A kutatást részletező tanulmány, amely a közelmúltban jelent meg a folyóiratban Természet, Dr. Ryan Shannon vezette - a Swinburni Műszaki Egyetem és az OzGrav ARC Kiválósági Központ kutatója -, és tagjai voltak a Rádiócsillagászati Kutatás Nemzetközi Központjának (ICRAR), az ausztráliai távcső nemzeti eszközének (ATNF), az ARC-nek. Az All-Sky asztrofizika kiválósági központja (CAASTRO) és több egyetem.
Mint állítják tanulmányukban, az FRB-k egészének megértésére tett kísérleteket számos tényező akadályozta. Egyrészt a korábbi kutatásokat olyan távcsövekkel végezték, amelyek érzékenysége eltérő, különböző rádiófrekvenciák tartományában és eltérő rádiófrekvencia-interferencia szintű környezetben - amelyek az emberi tevékenység eredménye.
Másodszor, a múltbeli kutatásokat bonyolította a források átmeneti jellege és a detektáló műszerek rossz szögfelbontása, ami bizonytalanságot eredményezett az FRB-k forrásaival és fényerejével kapcsolatban. Ennek kiküszöbölésére a csoport jól ellenőrzött, széles terepi rádiófelmérést végzett egy sorozat-sorozat számára, amelyeket 2016-ban fedeztek fel és egy törpe galaxisra vezettek, amely 3,7 milliárd fényévnyire van.
A csoport ezt a felmérést az ASKAP tömb segítségével végezte, amely a világ leggyorsabb rádiómérő teleszkópja Nyugat-Ausztráliában. A Nemzetközösségi Tudományos és Ipari Kutatási Szervezet (CSIRO) által tervezett és tervezett ASKAP sorozat 36 „antenna” antennából áll, amelyek 6 km (3,7 mérföld) átmérőjű terepi szakaszon vannak elosztva.
Ezt a tömböt használva, amely a jövőbeli négyzetkilométeres tömb (SKA) távcső előfutára, a kutatócsoport megvizsgálta a távoli kozmológiai forrásból származó töréseket. Amellett, hogy egy évben több FRB-t találtak, mint bármelyik korábbi felmérésnél, azt is megfigyelték, hogy a jelek sokkal távolabbi forrásokból származnak, mint amit korábban gondoltak. Ahogyan Dr. Shannon egy ICRAR sajtóközleményben kifejtette:
„Egy gyors 20 rádiófrekvencia-felfedezést találtunk egy évben, ez majdnem megkétszerezi a világon észlelt számot, mióta 2007-ben felfedezték őket. Az ausztrál négyzetkilométeres tömbútvonal elérési útjának (ASKAP) új technológiájával bebizonyítottuk, hogy a gyors rádiójelzés nem a saját galaktikus szomszédságunkból származnak, hanem az Univerzum másik oldaláról. ”
A kezdeti kimutatások után 8–46 nappal elvégzett nyomon követési eredmények azt mutatták, hogy az egyik robbantás nem ismétlődik. Az általuk észlelt 20 törés a legközelebbi forrásokat is tartalmazza, amelyeket valaha megfigyeltünk, nem is beszélve a legfényesebbekről. Megállapításaik azt is kimutatták, hogy kapcsolat van a robbanás szórása és a fényerő, valamint az intenzitás és a távolság között.
Ennek oka az a tény, hogy a távoli törések fény-milliárd milliárd év alatt utaznak, mielőtt elérték a Földet. Utazásuk során átmennek a forrás és a Föld között elhelyezkedő anyagon (például gázfelhők), amely rájuk hatással van. Ahogyan Dr. Jean-Pierre Macquart, az ICRAR Curtin Egyetem csomópontjától és a cikk társszerzőjének elmagyarázta:
„Minden alkalommal, amikor ez megtörténik, a különböző hullámhosszokat, amelyek egy robbanást eredményeznek, különböző mennyiségek lassítják. Végül a robbantás eléri a Földet, amikor a hullámhosszok eloszlása kissé eltérõ idõben érkezik a távcsõbe, mint az úszók a célvonalon. A különböző hullámhosszok érkezésének ütemezése megmondja nekünk, hogy mennyi anyagot hajtott végre az útja során. És mivel bebizonyítottuk, hogy a rádió gyors eltörése messziről származik, felhasználhatjuk őket a galaxisok közötti térben található összes hiányzó anyag felismerésére - ez egy igazán izgalmas felfedezés. "
A felfedezések legújabb csoportjának köszönhetően a tudósok most megértik, hogy az eddig felfedezett FRB-k a kozmosz másik oldalán, nem pedig galaxisunkban jöttek létre. Még mindig nem vagyunk közelebb annak meghatározásához, hogy mi okozza őket, vagy mely galaxisok származnak. De egy olyan kutatási mintával, amely ma már 48 felderítésből áll, a kutatók valószínűleg sokkal többet tanulnak az elkövetkező években.
Dr. Shannon és kutatócsoportja számára a következő kihívás az lesz, hogy pontosan meghatározzuk a robbantások helyét az égen. "Képesek leszünk lokalizálni a kitöréseket a fokos ezer foknál jobbra" - mondta. "Ez körülbelül egy tíz méterre látott emberi hajszélességről szól, és elég jó ahhoz, hogy az egyes robbantásokat egy adott galaxishoz kössék."
Időközben az FRB tanulmányozása várhatóan a csillagászat jelentős áttöréseit is eredményezi. A CSIRO kutatói egy csoportja már felhasználta az ausztráliai Parkes Obszervatóriumot egy FRB kimutatására 2016-ban, amelyet a világ több megfigyelő intézete megfigyelt. Ennek eredményeként a csapat képes volt azonosítani a forrást (egy 6 milliárd fényév távolságban lévő elliptikus galaxisban) és meghatározni a jel vöröseltolódását.
Ez a példátlan feat lehetővé tette a kutatócsoport számára, hogy megmérje a galaxis és a Föld között beavatkozó anyag sűrűségét, ami megerősítette, hogy az univerzumban az anyag sűrűségének mérésére szolgáló jelenlegi modellünk helyes. Más szavakkal, a csapat az FRB-kkel mérőpálcaként megtalálta az Univerzum „hiányzó anyagát”. Vagy ahogyan Dr. Jean-Pierre Macquart, a Curtin Egyetem vezető oktatója és a felfedezésért felelős egyik tudós megfogalmazta:
„Az [FRB-k] valójában olyan fizikai laboratóriumok, amelyek olyan anyag- és energiaszélsőségeket vizsgálnak, amelyekhez nem férünk hozzá a földi laboratóriumokban. És pontosan ez a fizika fogja vezetni a technológia fejlődését a következő generációkban. ”
A legfrissebb kutatások azt is megállapították, hogy az FRB-k nagyon gyakori kozmológiai események, mintegy másodpercenként egyszer fordulnak elő az univerzumunkban. A hamarosan online elérhető nagy teljesítményű megfigyelő eszközökkel - például a négyzetkilométeres tömb (SKA), a nagy latin-amerikai milliméter tömb (LLAMA) és a Qitai 110 m-es rádióteleszkóp - a tudósok biztos, hogy a közeljövőben még sok más FBR-t megfigyelnek.
Minden új felismerésnél többet tudunk megtudni arról, hogy mi okozza ezeket a furcsa villanásokat, és hogyan lehetne azokat felhasználni univerzumunk rejtélyeinek feloldására. Időközben feltétlenül nézze meg ezt az interjút Dr. Shannonnal és a felfedező csapattal, a CSIRO jóvoltából:
