Portal informacyjny
Nauki ścisłe
Szybki błysk z dokładnym adresem
Międzynarodowy zespół astronomów, w tym naukowcy z Instytutu Astronomii UMK, precyzyjnie zlokalizowali wielokrotne źródło szybkich błysków radiowych. W badaniach istotną rolę odegrał radioteleskop z Obserwatorium Astronomicznego w Piwnicach.
Szybkie błyski radiowe (ang. Fast Radio Bursts, FRB) to krótkie, lecz intensywne impulsy fal radiowych pochodzących z odległości kosmologicznych. Chociaż wykryto już tysiące FRB, ich fizyczne pochodzenie pozostaje tajemnicą. Większość z nich pojawia się tylko raz, ale niewielka część się powtarza, co umożliwia dokładniejsze badania tego fenomenu.
Międzynarodowe obserwacje
Obserwacje i badania prowadził międzynarodowy zespół pod kierownictwem astronomów z Holandii. Wykorzystali oni w tym celu EVN (European VLBI Network) – system radioteleskopów rozsianych po Europie i poza nią, działających jak jeden instrument wielkości Ziemi. Sygnały z tych anten są łączone (proces korelacji ) w Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) w Holandii, co umożliwia naukowcom wyznaczanie pozycji kosmicznych źródeł radiowych z niezwykłą precyzją, porównywalną do dostrzeżenia torebki na wieży Eiffla z Nowego Jorku.
Badaczom udało się dokładnie zlokalizować wielokrotne źródło FRB – potwierdzili, że sygnał pochodzi z wewnątrz źródła stałej emisji radiowej. Odkrycie opisali w artykule A Milliarcsecond Localization Associates FRB 20190417A with a Compact Persistent Radio Source and an Extreme Magnetoionic Environment, który został opublikowany w czasopiśmie "The Astrophysical Journal Letters".
W pracach badawczych istotną rolę odegrali naukowcy z Instytutu Astronomii na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK. Wykorzystali do nich radioteleskop z Obserwatorium Astronomicznego w Piwnicach, który jest częścią Europejskiej Sieci VLBI (EVN).
Toruński radioteleskop jest istotną częścią europejskich badań nad zjawiskiem FRB, wykonujemy dzięki niemu unikalne obserwacje, zarówno w modzie interferometrycznych, jak i poszukiwania pojedynczą anteną – tłumaczy dr Marcin Gawroński z Instytutu Astronomii UMK. – Udało się nam oszacować podstawowe parametry fizyczne źródła emisji radiowej powiązanego z FRB 20190417A, co jest niezbędnym krokiem do zrozumienia jego pochodzenia.
Środowisko lokalne o ekstremalnych własnościach
FRB 20190417A to wielokrotne źródło FRB odkryte w 2019 r. przez konsorcjum CHIME/FRB. Jego nietypowe własności sugerują, że znajduje się w gęstym i silnie magnetycznym środowisku. Wcześniejsze obserwacje wskazywały na źródło emisji radiowej w pobliżu pozycji FRB, ale nie było do tej pory bezpośredniej wyznaczenia współrzędnych obiektu z odpowiednią precyzją.
– Dzięki EVN udało nam się zlokalizować FRB 20190417A z precyzją milisekund łuku kątowego i bezpośrednio porównać jego pozycję z pozycją stałego źródła emisji radiowej – przekazuje Alexandra Moroianu, główna autorka badań i doktorantka w Anton Pannekoek Institute for Astronomy oraz JIVE. – Odkryliśmy, że błyski i to źródło pokrywają się przestrzennie, co potwierdza ich fizyczne powiązanie.
Obserwacje EVN pokazują, że stałe źródło radiowe jest zwarte, o rozmiarze ograniczonym do mniej niż 80 lat świetlnych, porównywalne do pozostałości po supernowej. Chociaż FRB trwają zaledwie milisekundy, źródła stałej emisji radiowej mogą być aktywne przez lata. Pomimo dużej liczby odkrytych FRB, tylko niewielka część została powiązana z takimi obiektami.
FRB 20190417A staje się czwartym dobrze udokumentowanym systemem, w którym obiekt generujący FRB jest bezpośrednio powiązany z źródłem stałego promieniowania radiowego – informują astronomowie.
– Z tym nowym wynikiem zaczyna się wyłaniać wzorzec – dodaje Moroianu. – Te szczególne źródła FRB, które emitują wielokrotne błyski, wydają się istnieć w ekstremalnych środowiskach, obszarach zjonizowanej plazmy znajdującej się w silnym polu magnetycznym. Często występują one w karłowatych galaktykach o ubogim składzie chemicznym, które aktywnie tworzą gwiazdy.
Jedna z wiodących hipotez dotyczących powtarzających się FRB wiąże je z magnetarami – gwiazdami neutronowymi o supersilnym polu magnetycznym, powstałymi w eksplozjach supernowych. W tych modelach stałą emisję radiową może generować mgławica będącą pozostałością wybuch supernowej, która jest zasilana przez zwarty, młody obiekt o ekstremalnych własnościach – pozostałość masywnej gwiazdy. Dzięki obserwacjom międzynarodowego zespołu wiadomo, że jeśli te stałe źródła radiowe są zasilane przez magnetary, to muszą być one naprawdę młode w skali astronomicznej – mają mniej niż tysiąc lat
RT 4 na tropie błysków
Nowe obserwacje wykonywane regularnie przez EVN, w tym antenę toruńską, umożliwiają precyzyjne wyznaczanie pozycji kolejnych źródeł FRB. Lokalizacja FRB 20190417A i powiązanie tego obiektu ze źródłem stałej emisji radiowej demonstrują istotność tego typu projektów, które są niezbędne do zrozumienia pochodzenia szybkich błysków radiowych i procesów fizycznych stojących za tym fenomenem – dodaje dr Gawroński.
Za pomocą kolejnych obserwacji i detekcji innych obiektów FRB z użyciem EVN astronomowie mają nadzieję ustalić, czy źródła stałej emisji radiowej to krótkotrwała faza wspólna dla wielu FRB, czy też cecha definiująca odrębną populację tych zjawisk.
