Międzynarodowy zespół zaobserwował zdalny wybuch kosmicznych fal radiowych trwający krócej niż milisekundę. Ten „szybki rozbłysk radiowy” (FRB) jest najodleglejszym, jaki kiedykolwiek wykryto. Jego źródło zostało uchwycone przez Bardzo Duży Teleskop (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w galaktyce tak odległej, że jego światło docierało do nas przez osiem miliardów lat. FRB jest także jednym z najbardziej energetycznych, jakie kiedykolwiek zaobserwowano; w ułamku sekundy wyemitował równowartość całkowitej emisji naszego Słońca w ciągu 30 lat.
Odkrycia rozbłysku o nazwie FRB 20220610A dokonał w czerwcu ubiegłego roku radioteleskop ASKAP w Australii [1] i pobił poprzedni rekord zespołu w zakresie odległości o 50 procent.
„Korzystając z anten ASKAP, byliśmy w stanie dokładnie określić, skąd pochodził rozbłysk” – mówi Stuart Ryder, astronom z Uniwersytetu Macquarie w Australii i współautor badania opublikowanego dzisiaj w czasopiśmie Science. „Wtedy użyliśmy [ESO’s VLT] w Chile w poszukiwaniu galaktyki źródłowej, [2] stwierdzając, że jest starsze i dalej niż jakiekolwiek inne znalezione do tej pory źródło FRB i prawdopodobnie znajduje się w małej grupie łączących się galaktyk.”
Odkrycie potwierdza, że FRB można wykorzystać do pomiaru „brakującej” materii pomiędzy galaktykami, zapewniając nowy sposób „ważenia” Wszechświata.
Obecne metody szacowania masy Wszechświata dają sprzeczne odpowiedzi i podważają standardowy model kosmologii. „Jeśli policzymy ilość normalnej materii we Wszechświecie – atomów, z których wszyscy się składamy – okaże się, że brakuje ponad połowy tego, co powinno tam być dzisiaj” – mówi Ryan Shannon, profesor w Swinburne University of Technology w Australii, który również był współkierownikiem badania. „Uważamy, że brakująca materia kryje się w przestrzeni między galaktykami, ale może być tak gorąca i rozproszona, że nie da się jej dostrzec przy użyciu normalnych technik”.
„Szybkie rozbłyski radiowe wykrywają tę zjonizowaną materię. Nawet w prawie idealnie pustej przestrzeni mogą „zobaczyć” wszystkie elektrony, co pozwala nam zmierzyć, ile materii znajduje się pomiędzy galaktykami” – mówi Shannon.
Znalezienie odległych FRB jest kluczem do dokładnego pomiaru brakującej materii we Wszechświecie, jak pokazał nieżyjący już australijski astronom Jean-Pierre („J-P”) Macquart w 2020 r. „JP pokazał, że im dalej znajduje się szybki rozbłysk radiowy, tym bardziej rozproszony gaz, który odkrywa pomiędzy galaktykami. Jest to obecnie znane jako relacja Macquarta. Niektóre ostatnie szybkie rozbłyski radiowe zdawały się przerywać tę zależność. Nasze pomiary potwierdzają, że zależność Macquarta wykracza poza połowę znanego Wszechświata” – mówi Ryder.
„Chociaż nadal nie wiemy, co powoduje te masywne wybuchy energii, artykuł potwierdza, że szybkie rozbłyski radiowe są powszechnym zjawiskiem w kosmosie i że będziemy mogli je wykorzystać do wykrywania materii pomiędzy galaktykami i lepszego zrozumienia struktury Wszechświat” – mówi Shannon.
Wynik stanowi granicę tego, co można obecnie osiągnąć za pomocą teleskopów, chociaż astronomowie wkrótce będą dysponować narzędziami umożliwiającymi wykrywanie jeszcze starszych i odległych rozbłysków, ustalanie galaktyk źródłowych i mierzenie brakującej materii Wszechświata. Międzynarodowe Obserwatorium Square Kilometre Array buduje obecnie dwa radioteleskopy w Republice Południowej Afryki i Australii, które będą w stanie znaleźć tysiące FRB, w tym bardzo odległe, których nie da się wykryć obecnymi urządzeniami. Ekstremalnie Wielki Teleskop ESO, 39-metrowy teleskop budowany na chilijskiej pustyni Atakama, będzie jednym z niewielu teleskopów zdolnych do badania galaktyk źródłowych rozbłysków nawet dalej niż FRB 20220610A.
Notatki
[1] Teleskop ASKAP jest własnością i jest zarządzany przez CSIRO, australijską narodową agencję naukową, zlokalizowaną w kraju Wajarri Yamaji w Australii Zachodniej.
[2] Zespół wykorzystał dane uzyskane za pomocą instrumentów FOcal Reduktor i spektrografu o niskiej dyspersji 2 (FORS2), aparatu X-shooter i instrumentu High Acuity Wide-field K-band Imager (HAWK-I) na teleskopie VLT ESO. W badaniu wykorzystano także dane z Obserwatorium Keck na Hawajach w USA.