Տիեզերական ռադիո պայթյունների անհայտ բնույթ

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Տիեզերական ամենաառեղծվածային երևույթներից են ռադիոյի արագ պայթյունները: Սրանք անհայտ բնույթի կարճ, մի քանի միլիվայրկյան տեւողությամբ ռադիոազդանշաններ են, որոնք առաջանում են հսկայական էներգիայի արտազատման արդյունքում: Նրանց հայտնաբերումից անցել է ավելի քան մեկ տասնամյակ, սակայն աստղաֆիզիկոսները դեռ փորձում են պարզել դրանց առաջացման մեխանիզմները։ Հետազոտողները որպես հնարավոր աղբյուրներ նշում են նեյտրոնային աստղերը, սև խոռոչները և նույնիսկ այլմոլորակային քաղաքակրթությունների հաղորդիչները:

Առեղծվածային ազդանշաններ

Արագ ռադիո պոռթկումներով, միլիվայրկյաններով, արտազատվում է այնքան էներգիա, որքան Արեգակն է արձակել մի քանի տասնյակ հազար տարիների ընթացքում: Առաջատար վարկածն այն է, որ դրանք առաջանում են աղետալի իրադարձությունների հետևանքով, ինչպիսիք են երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը, սև խոռոչի գոլորշիացումից առաջացած բռնկումը կամ պուլսարի վերածումը սև խոռոչի: Երկար ժամանակ ենթադրվում էր, որ ռադիոպոռթկումները կարող են տեղի ունենալ միայն մեկ անգամ, սակայն 2015 թվականին պարզվեց, որ նախկինում գրանցված արագ ռադիոպոռթկումը FRB 121102 կրկնվում է ոչ պարբերական կերպով։

FRB 121102-ը գտնվում է գաճաճ գալակտիկայում, որը գտնվում է Երկրից երեք միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա և մի քանի տարի շարունակ մնացել է կրկնվող ռադիո պայթյունների միակ հայտնի աղբյուրը, չնայած մանրակրկիտ որոնումներին: Այնուամենայնիվ, 2019 թվականի հունվարին Nature ամսագրում հայտնվեց կանադական CHIME համագործակցության գիտնականների հոդվածը, որում հաղորդվում էր մեկ այլ աղբյուրից ազդանշանների վերագրանցման մասին՝ 180814. J0422 + 73: CHIME (Կանադական ջրածնի ինտենսիվության քարտեզագրման փորձ) ինտերֆերոմետրիկ ռադիոաստղադիտակը գրանցել է վեց արագ ռադիոպոռթկում, որոնք եկել են 1,3 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա գտնվող գալակտիկայից:

Ազդանշաններն իրենց հաճախականության կառուցվածքով և սպեկտրային բնութագրերով նման էին FRB 121102 ազդանշաններին, ինչը ցույց է տալիս դրանց ձևավորման նմանատիպ մեխանիզմը և աղբյուրի նույն բնույթը: Բացահայտումը վկայում է արագ ռադիոպոռթկումների առանձին տեսակի առկայության մասին, որոնք չեն կարող առաջանալ աղետալի իրադարձություններով հենց դրանց կրկնվելու պատճառով։

Լուռ գալակտիկա

2019 թվականի օգոստոսին գիտնականների միջազգային թիմն առաջին անգամ հայտնաբերեց FRB 180924 մեկ արագ ռադիոպայթյունի աղբյուրը, որը ծագել է չորս միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա գտնվող գալակտիկայից:

Օգտագործելով ASKAP ռադիոինտերֆերոմետրը, որը գտնվում է Ավստրալիայում, աստղագետները որոշեցին FRB աղբյուրի գտնվելու վայրը, այնուհետև հաշվարկեցին հեռավորությունը դեպի այն՝ վերլուծելով Gemini, Keck և VLT օպտիկական ցամաքային աստղադիտակների տվյալները: Պարզվել է, որ ռադիո բռնկումը տեղի է ունեցել Ծիր Կաթինի մեծության զանգվածային գալակտիկայում, որի կենտրոնից 13 հազար լուսատարի հեռավորության վրա է գտնվում: Գալակտիկայի բնորոշ առանձնահատկությունը նոր աստղերի ծննդյան գործընթացների բացակայությունն է:

Սա հակադրվում է FRB 121102 կրկնվող ազդանշանին, որը գտնվում է ակտիվ աստղերի ձևավորման շրջանում։ Այսպիսով, մեկ և կրկնվող արագ ռադիո պայթյունները պետք է տարբեր ծագում ունենան: FRB 121102-ի դեպքում ռադիոազդանշանը կարծես անցնում էր հզոր մագնիսական դաշտի միջով մագնետարի՝ հատուկ տեսակի նեյտրոնային աստղի շուրջ։

Շուտով ԱՄՆ-ի Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի աստղագետները հայտնեցին FRB 190523-ի մեկ այլ արագ ռադիոպայթյունի հայտնաբերման մասին, որը նույնպես տեղի է ունեցել համեմատաբար հանգիստ միջավայրում՝ Ծիր Կաթինի նման գալակտիկայում և գտնվում է 7,9 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա: Երկրից։

Այս երկու հայտնագործությունները հերքում են, որ արագ ռադիոպոռթկումները կարող են տեղի ունենալ միայն երիտասարդ գաճաճ գալակտիկաներում, որոնք պարունակում են մեծ թվով մագնիսներ։

Ութ երկվորյակներ

2019 թվականի օգոստոսին arXiv.org-ի նախնական տպագրության պահոցում հայտնվեց կանադական CHIME համագործակցության հոդվածը, որը հայտնում էր ութ կրկնվող ռադիոազդանշանների հայտնաբերման մասին: Ռադիոազդանշանների երկու աղբյուրներ՝ FRB 180916 և FRB 181119, բռնկվեցին ավելի քան երկու անգամ (համապատասխանաբար տասը և երեք անգամ), մնացածը կրկնվող ռադիոազդանշաններ ուղարկեցին միայն մեկ անգամ, ընդ որում ռադիոալիքների ձայնագրման միջև ամենաերկար դադարը 20 ժամ էր: Հետազոտողների կարծիքով, սա կարող է ցույց տալ, որ շատ FRB-ներ իրականում կրկնվում են, բայց որոշներն ավելի ակտիվ են, քան մյուսները:

Ութ նոր արագ ռադիո պայթյուններից շատերը ցույց են տվել ազդանշանի հաճախականության նվազում յուրաքանչյուր կրկնվող պոռթկումով, ինչը կարող է լինել այս երևույթներն առաջացնող մեխանիզմը հասկանալու բանալին: Բացի այդ, FRB 180916-ն ունի ազդանշանի ցրման ամենացածր արագությունը, ինչը ցույց է տալիս աղբյուրի հարաբերական մոտությունը Երկրին: Հետազոտողները եզրակացրել են, որ դա կարող է նաև օգնել որոշել ռադիոյի պոռթկումի բնույթը:

Դժոխքի աստղեր

2019 թվականի ամռան վերջին Հնդկաստանի Ռադիոաստրոֆիզիկայի ազգային կենտրոնի գիտնականները զեկուցեցին, որ մագնիսները դեռևս արագ ռադիոպոռթկումների (առնվազն կրկնվող) ամենահավանական աղբյուրներից են:

Անոմալ մագնիսական XTE J1810-197-ը դիտվել է հսկա Metrewave ռադիոաստղադիտակով: Արձանագրվել են ռադիոհաղորդման միլիվայրկյանական իմպուլսներ, որոնք հիշեցնում են FRB 180814. J0422 + 73 կրկնվող բռնկումները:

Այս մագնետարը գտնվում է Երկրից 10 հազար լուսատարի հեռավորության վրա։ Այն հայտնաբերվել է 2003 թվականին, իսկ 2008 թվականին աստիճանաբար դադարեց ռադիոարտանետումներ։ Սակայն 2018 թվականին դրա վրա նոր բռնկում է տեղի ունեցել, որը նույնպես աստիճանաբար սկսեց մարել։ Հետաքրքիրն այն է, որ մագնիսները սովորաբար չեն արձակում ռադիոհաղորդումներ, և XTE J1810-197-ն այս տեսակի ռադիոհաղորդման առաջին աղբյուրն էր: Այս օբյեկտի հազվադեպությունը, ինչպես կրկնվող ռադիո պայթեցումները, գիտնականներին ստիպել է ենթադրել, որ երկու երևույթները կարող են կապված լինել միմյանց հետ:

Աղմկոտ փոս

2019 թվականի սեպտեմբերին չինացի աստղագետները հայտնել են, որ իրենք հայտնաբերել են նոր արագ կրկնվող ռադիոպոռթկումներ (FRBs) FRB 121102-ից: Ազդանշանները հայտնաբերվել են 500 մետր FAST ռադիոաստղադիտակով՝ 19 ճառագայթային ընդունիչով Գույչժոու նահանգում: Օգոստոսի վերջից սեպտեմբեր ընկած ժամանակահատվածում գրանցվել է ավելի քան 100 հասկ, ինչը ռեկորդային թիվ է գրանցված բոլոր FRB-ների մեջ։

Այդ ժամանակ գիտնականները սկսեցին ենթադրել, որ FRB 121102-ը գերզանգվածային սև անցք է, որը գերազանցում է Արեգակի զանգվածը 10-100 միլիոն անգամ և առաջացնում է հզոր մագնիսական դաշտ, և նեյտրոնային աստղը կամ պլազման, որը ազդել է անցքի վրա, կարող է ուղղակի լինել: բռնկումների աղբյուր. Մեկ այլ հնարավոր բացատրությունն այն է, որ FRB 121102-ը մագնիսացված պլերիոն է, միգամածություն, որը սնվում է պուլսարի աստղային քամուց:

Թեև արագ ռադիո պայթյունները մինչ այժմ մնում են անբացատրելի, 2019-ին բազմաթիվ տվյալներ են ներկայացվել գիտական հանրությանը, որոնք աստղագետներին մոտեցնում են լուծմանը: Պարզվեց, որ FRB-ները կարող են կրկնվել, և նրանք, հավանաբար, դա անում են շատ հաճախ: Այս դեպքում դրանք առաջանում են բավականին էկզոտիկ օբյեկտների կողմից, ինչպիսիք են նեյտրոնային աստղերը (պուլսարներ և մագնիսներ), որոնք տեղակայված են համապատասխան միջաստեղային միջավայրում: Միայնակ պոռթկումները տեղի են ունենում ավելի քիչ տուրբուլենտ պայմաններում՝ գալակտիկաներում, որտեղ աստղերի ձևավորումը շատ դանդաղ է ընթանում: Նման երեւույթները, ամենայն հավանականությամբ, իսկապես տեղի են ունենում աղետալի գործընթացների պատճառով։