ასტრონომთა ჯგუფმა დააფიქსირა სწრაფ რადიოსიგნალთა უცნაური, განმეორებითი რიტმები, რომლებიც ჩვენი გალაქტიკის გარედან, 500 მილიონი სინათლის წლით დაშორებული უცნობი წყაროდან მოდის.
სწრაფი რადიოსიგნალები (FRB) რადიოტალღების მოკლე, ძლიერი ანთებებია, რომლებსაც, მეცნიერთა აზრით, წარმოქმნის შორეული, პატარა, უკიდურესად მკვრივი ობიექტები; თუმცა, ზუსტად რა ობიექტები — ასტროფიზიკის დიდი ხნის საიდუმლოა. სწრაფი რადიოსიგნალები როგორც წესი, რამდენიმე მილიწამს გრძელდება და ამ დროის განმავლობაში შეუძლიათ გადაანათონ მთელი გალაქტიკა.
პირველი FRB 2007 წელს დააფიქსირეს და მას შემდეგ, ასტრონომებმა დააფიქსირეს ასზე მეტი სხვა სწრაფი რადიოსიგნალი, რომლებიც შორეული წყაროებიდან საკუთარი გალაქტიკის მიღმა, მთელ სამყაროშია მიმოფანტული. უმეტეს შემთხვევაში, სიგნალები ერთჯერადი იყო, უცბად აენთო და მთლიანად გაუჩინარდა. რამდენიმე შემთხვევაში, ასტრონომები დააკვირდნენ ერთი და იგივე წყაროდან წამოსულ რამდენიმე სწრაფ რადიოსიგნალს, მაგრამ აშკარა მახასიათებელთა გარეშე.
FRB-ის ახალ წყაროს მკვლევართა ჯგუფმა FRB 180916.J0158+65 უწოდა და პირველია, რომელიც წარმოქმნის პერიოდული, ანუ ციკლური მახასიათებლების სწრაფ რადიოსიგნალებს. მახასიათებელი იწყება ხმაურიანი, ოთხდღიანი მონაკვეთით, რომლის დროსაც, წყარო გამოყოფს რადიოტალღების შემთხვევით ანთებებს, რასაც რადიოსიჩუმის 12-დღიანი პერიოდი მოსდევს.
ასტრონომები დააკვირდნენ, რომ სწრაფ რადიოსიგნალთა ეს 16-დღიანი ციკლი გამუდმებით მეორდებოდა 500-დღიანი დაკვირვებების დროს.
„ეს FRB საათივით მუშაობს. ეს გახლავთ ყველაზე გამორჩეული მახასიათებელი, რომელიც მათ რომელიმე წყაროში შევნიშნეთ. ნამდვილად დიდი გასაღებია, რომელიც შეიძლება დაგვეხმაროს მათი წარმომქმნელი პროცესის გამოვლენაში, რაც ამ დრომდე არავინ იცის“, — ამბობს მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ფიზიკის ასისტენტ-პროფესორი კიოში მასუი.
მასუი არის კოლაბორაცია CHIME/FRB-ს წევრი — ჯგუფის, რომელშიც შედის 50-ზე მეტი მეცნიერი კანადის ბრიტანეთის კოლუმბიის უნივერსიტეტიდან, მაკ-გილის უნივერსიტეტიდან, ტორონტოს უნივერსიტეტიდან და კანადის ეროვნული სამეცნიერო საბჭოდან. ისინი ამუშავებენ ბრიტანეთის კოლუმბიაში განთავსებულ რადიოტელესკოპ CHIME-ს, რომელმაც ახალი წყაროდან პირველად დააფიქსირა პერიოდული სწრაფი რადიოსიგნალები.
2017 წელს, CHIME დომინიონის რადიო ასტროფიზიკურ ობსერვატორიაში დაამონტაჟეს და სწრაფად დაიწყო სამყაროს სხვადასხვა, დედამიწიდან მილიარდობით სინათლის წლით დაშორებული გალაქტიკიდან მომდინარე სწრაფი რადიოსიგნალების დაფიქსირება.
CHIME შედგება ოთხი დიდი ანტენისგან, რომელთაგან თითოეული სნოუბორდის ჰალფპაიპის ზომისა და ფორმისაა, არ აქვს მოძრავი ნაწილები. შედეგად, CHIME ფოკუსირებულია მთლიან ცაზე და რადიოტალღების წარმომავლობის ადგილის დასადგენად იყენებს სიგნალის ციფრული დამუშავების მეთოდს.
2018 წლის სექტემბრიდან 2020 წლის თებერვლამდე, CHIME-მ დააფიქსირა ერთი კონკრეტული წყაროდან, FRB 180916.J0158+65-და წამოსული 38 სწრაფი რადიოსიგნალი; როგორც ასტრონომებმა დაადგინეს, ეს სიგნალები მოდის დედამიწიდან 500 მილიონი სინათლის წლით დაშორებული მასიური სპირალური გალაქტიკის გარე, ვარსკვლავთწარმომქმნელი რეგიონიდან. ეს წყარო ყველზე აქტიური FRB წყაროა CHIME-ს მიერ ამ დრომდე დაფიქსირებულთა შორის და ბოლო პერიოდამდე იყო დედამიწასთან ყველაზე ახლომდებარე FRB წყაროც.
ამ 38 სიგნალზე დროთა განმავლობაში დაკვირვებისას, გამოიკვეთა მახასიათებელი — ერთი ან ორი ანთება (სიგნალი) ოთხი დღის განმავლობაში მოდიოდა, რასაც უსიგნალო 12-დღიანი პერიოდი მოსდევდა, ამოს შემდეგ კი ყველაფერი თავიდან მეორდებოდა. ეს 16-დღიანი ციკლი კვლავ და კვლავ მეორდებოდა ამ წყაროზე 500 დღის განმავლობაში მიმდინარე დაკვირვებისას.
„ეს პერიოდული სიგნალები რაღაც ისეთია, რაც აქამდე არასოდეს გვინახავს და წარმოადგენს ახალ ფენომენს ასტროფიზიკაში“, — ამბობს მასუი.
ზუსტად რა ფენომენია ამ ახალი გალაქტიკისგარე რიტმების მიღმა, დიდი საიდუმლოა; თუმცა, კვლევის ფარგლებში ჯგუფმა განიხილა რამდენიმე მოსაზრება. ერთ-ერთი შესაძლებლობის მიხედვით, პერიოდული სიგნალები შეიძლება მოდიოდეს ერთი კომპაქტური ობიექტიდან, მაგალითად, ნეიტრონული ვარსკვლავიდან, რომელიც ბრუნავს და ირხევა — ამ ასტროფიზიკურ ფენომენს პრეცესიას უწოდებენ. თუ დავუშვებთ, რომ რადიოტალღები ობიექტის ფიქსირებული ადგილიდან გამოიყოფა, მაგრამ ეს ობიექტი საკუთარი ღერძის გარშემო ბრუნავს და ეს ღერძი დედამიწისკენ 16 დღიდან მხოლოდ ოთხი დღის განმავლობაშია მომართული, მივიღებთ პერიოდული ანთებების სახის რადიოტალღებს.
კიდევ ერთი შესაძლებლობის მიხედვით, საქმე გვაქვს ორმაგ (ბინარულ) სისტემასთან, მაგალითად, სხვა ნეიტრონული ვარსკვლავის ან შავი ხვრელის გარშემო მოძრავ ნეიტრონულ ვარსკვლავთან. თუ პირველი ნეიტრონული ვარსკვლავი რადიოტალღებს გამოყოფს და იმყოფება ექსცენტრიულ ორბიტაზე, რომელზეც მცირე ხნის განმავლობაში უახლოვდება მეორე ობიექტს, ამ ორ ობიექტს შორის არსებული გრავიტაცია საკმარისი უნდა იყოს იმისთვის, რათა პირველი ნეიტრონული ვარსკვლავი დეფორმირდეს და სიგნალები გამოყოს, შემდეგ კი პირველ ობიექტს დაშორდეს. ეს მახასიათებელი ორბიტაზე ამავე ადგილზე დაბრუნებისას კვლავ განმეორდება.
მკვლევრები განიხილავენ მესამე სცენარსაც, რომელშიც ჩართულია ცენტრალური ვარსკვლავის გარშემო მოძრავი რადიოგამომყოფი წყარო. თუ ვარსკვლავი გამოყოფს ქარს, ანუ გაზის ღრუბელს, მაშინ, ყოველ ჯერზე, როდესაც წყარო ამ ღრუბელში გაივლის, ღრუბლის გაზი პერიოდულად უნდა ადიდებდეს წყაროს რადიოგამოსხივებას.
„შეიძლება, წყარო მუდმივად გამოყოფს ამ ანთებებს, მაგრამ ჩვენ მათ მხოლოდ ამ ღრუბლებში გავლისას ვხედავთ, რადგან ღრუბლები გამადიდებელი ლინზის სახით მოქმედებენ“, — ამბობს მასუი.
თუმცა, ყველაზე ამაღელვებელია მოსაზრება, რომლის მიხედვითაც, ახალი სწრაფი რადიოსიგნალი და სხვა ასეთი არაგანმეორებადი სიგნალებიც, შეიძლება მოდიოდეს მაგნეტარებიდან; მაგნეტარი არის ნეიტრონული ვარსკვლავის ერთ-ერთი ტიპი, რომელსაც უკიდურესად მძლავრი მაგნიტური ველი აქვს. მაგნეტარების დეტალები ჯერ ისევ უცნობია, მაგრამ ასტრონომებს შემჩნეული აქვთ, რომ ხანდახან ისინი დიდი ოდენობით რადიაციას გამოყოფენ ელექტრომაგნიტურ სპექტრში, მათ შორის ენერგიას რადიოიაპაზონში.
ცოტა ხნის წინ, მკვლევართა ამავე ჯგუფმა ჩაატარა დაკვირვებები, რომელიც მხარს უჭერს მოსაზრებას, რომ მაგნეტარები მართლაც შეიძლება, სწრაფი რადიოსიგნალების რეალური წყარო იყოს. აპრილის ბოლოს, CHIME-მ დააფიქსირა სიგნალი, რომელის სწრაფ რადიოსიგნალს ჰგავდა და მოდიოდა ჩვენგან 30 000 სინათლის წლის მანძილზე მდებარე ანთებული მაგნეტარიდან. თუ ეს სიგნალი დადასტურდა, ის ჩვენ მიერ დაფიქსირებული პირველი FRB იქნება, რომელიც ჩვენს გალაქტიკაშია წარმოქმნილი; გარდა ამისა, იქნება მყარი მტკიცებულება იმისა, რომ ამ იდუმალი კოსმოსური სიგნალების წყარო მაგნეტარებია.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია mit.edu-ს მიხედვით.
