W 2020 roku naukowcy dokonali znaczącego przełomu w zrozumieniu pochodzenia szybkich błysków radiowych (FRB, ang. fast radio burst) – niezwykle potężnych, niezwykle krótkich rozbłysków fal radiowych, które od czasu ich odkrycia w 2007 roku wprawiały astronomów w zakłopotanie. Magnetar, rodzaj gwiazdy neutronowej o niezwykle silnym polu magnetycznym, znajdujący się w naszej galaktyce Drogi Mlecznej, wyemitował błysk radiowy, dostarczając pierwszych konkretnych dowodów łączących te zagadkowe sygnały właśnie z magnetarami.
Teraz naukowcy zagłębili się w mechanizm stojący za tymi potężnymi rozbłyskami. Badając konkretny FRB wykryty w 2022 roku, skatalogowany pod numerem FRB 20221022A, naukowcy ustalili jego pochodzenie w intensywnym polu magnetycznym otaczającym magnetar w galaktyce oddalonej o 200 milionów lat świetlnych. Stanowi to pierwszy twardy dowód na to, że FRB mogą być generowane w magnetosferach magnetarów.
FRB są znane z tego, że trudno je badać ze względu na ich nieprzewidywalną naturę i niezwykle krótki czas trwania, trwający zaledwie milisekundy. Jednak uwalniają one ogromną energię w tym krótkim czasie, czasami przekraczając moc 500 milionów gwiazd podobnych do Słońca. Mimo tego, że większość FRB to zdarzenia jednorazowe, co znacząco utrudnia ich śledzenie, niektóre udało się powiązać z odległymi galaktykami.
Kluczem do zrozumienia FRB 20221022A było zjawisko zwane scyntylacją, często obserwowane jako migotanie gwiazd. Scyntylacja występuje, gdy światło przechodzi przez gaz w przestrzeni, powodując zniekształcenie jego ścieżki. Im dalej światło się przemieszcza, tym bardziej wyraźny jest efekt migotania.
FRB 20221022A, stosunkowo typowy FRB pod względem czasu trwania i mocy, wykazywał silną scyntylację. Pozwoliło to badaczom zidentyfikować obszar gazu odpowiedzialny za zniekształcenie sygnału. Wykorzystując ten obszar gazu jako soczewkę, byli w stanie prześledzić FRB z powrotem do jego źródła, lokalizując jego początek w promieniu 10 000 kilometrów od odległego magnetara. Ten poziom precyzji jest zdumiewający, podobny do pomiaru szerokości helisy DNA na powierzchni księżyca z Ziemi.
To odkrycie dostarcza przekonujących dowodów na to, że FRB mogą pochodzić z magnetosfer magnetarów, regionów, w których pola magnetyczne są tak intensywne, że atomy są rozrywane na strzępy. Energia zmagazynowana w tych silnych polach magnetycznych ulega skręcaniu i rekonfiguracji, ostatecznie uciekając z tego otoczenia w postaci fal radiowych, które wykrywamy jako FRB.
Co więcej, badanie podkreśla potencjał scyntylacji jako narzędzia do badania innych FRB. Analizując wzory scyntylacji tych rozbłysków, astronomowie mogą uzyskać wgląd w ich różnorodne właściwości i potencjalnie zidentyfikować inne typy ciał niebieskich zdolnych do ich wytwarzania.
To przełomowe odkrycie nie tylko rzuca światło na pochodzenie FRB, ale także otwiera nowe możliwości eksploracji ekstremalnych środowisk otaczających magnetary i złożonej fizyki rządzącej tymi potężnymi zdarzeniami kosmicznymi. Naukowcy liczą na to, że dalsze obserwacje i analizy FRB pozwolą im odkryć tajemnice otaczające ich zróżnicowane pochodzenie i mechanizmy odpowiedzialne za uwalnianie przez nie niesamowitej energii.
Źródło: Nature