Kui astronoomid märkisid 2007. aastal esmakordselt kiire raadiosaatja (FRB) avastamist (teise nimega Lorimer-purunemine), olid nad mõlemad jahmunud ja intrigeeritud. See vaid mõne millisekundi pikkune raadiosageduslike impulsside purunemine paistis olevat pärit meie galaktikast. Sellest ajast alates on astronoomid leidnud varem salvestatud andmetes tõendeid paljude FRBde kohta ja spekuleerivad endiselt, mis neid põhjustab.
Tänu hilisematele avastustele ja uuringutele teavad astronoomid nüüd, et FRB-d on palju tavalisemad, kui seni arvati. Tegelikult vastavalt Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse (CfA) teadlaste meeskonna uuele uuringule võivad FRB-d esineda jälgitavas universumis üks kord sekundis. Kui see on tõsi, võivad FRB-d olla võimas vahend kosmose päritolu ja arengu uurimiseks.
Uuring pealkirjaga "Kiire raadiosaadiku purunemine toimub igas jälgitavas universumis igal sekundil" ilmus hiljuti Astrofüüsika ajakirjade kirjad. Uuringut juhtis järeldoktor Anastasia Fialkov ja CfA teooria ja arvutamise instituudi (ITC) stipendiaat. Temaga liitusid ITC direktor professor Abraham Loeb ja Harvardi noorem teadusprofessor Frank B. Baird.
Nagu märgitud, on FRB-d jäänud nende esimesest avastamisest saladuseks. Nende põhjused ei ole mitte ainult teadmata, vaid ka nende tegelikust olemusest pole veel palju aru saadud. Nagu ütles dr Fialkov kosmoseajakirjale meili teel:
„FRB-d (või kiired raadiosaadused) on määratlemata laadi astrofüüsikalised signaalid. Vaadeldud purunemised on lühikesed (või millisekundilise kestusega), eredad impulsid elektromagnetilise spektri raadioosas (GHz sagedustel). Siiani on täheldatud vaid 24 purunemist ja me ei tea endiselt kindlalt, millised füüsikalised protsessid neid käivitavad. Kõige usutavam seletus on see, et need käivitatakse magnetiseeritud neutronitähtede pöörlemisega. Seda teooriat tuleb siiski kinnitada. ”
Fialkov ja Loeb tuginesid oma uuringu huvides vaatlustele, mis olid tehtud korduva kiire raadiosaatmise FRS 121102 mitme teleskoobi abil. Seda FRB jälgisid esmakordselt 2012. aastal Puerto Ricos asuvat Arecibo raadioteleskoopi kasutavad teadlased ja on sellest ajast alates olnud mis on pärit galaktikast, mis asub 3 miljardi valgusaasta kaugusel Auriga tähtkuju suunas.
Pärast selle avastamist on tuvastatud selle asukohast tulenevad täiendavad purunemised, mistõttu on FRB 121102 ainus teadaolev näide korduvast FRB-st. See korduv olemus on ka astronoomidel võimaldanud selle kohta üksikasjalikumaid uuringuid kui ühegi teise FRB-ga. Nagu professor Loeb rääkis ajakirjale Space Magazine, tegid need ja muud põhjused selle uuringu jaoks ideaalseks sihtmärgiks:
„FRB 121102 on ainus FRB, mille jaoks tuvastati peremeesgalaktika ja vahemaa. See on ka ainus korduv FRB allikas, kust tuvastasime nüüdseks sadu FRB-sid. Selle FRB-raadiospektri keskpunkt on iseloomulik sagedus ja see ei hõlma väga lairiba. Sellel on selliste FRBde tuvastatavusele oluline mõju, sest nende leidmiseks tuleb raadiovaatluskeskust häälestada nende sagedusele. "
Fialkov ja Loeb viisid FRB 121102 kohta teada oleva teabe põhjal läbi arvutuste seeria, mis eeldasid, et tema käitumine esindab kõiki FRB-sid. Seejärel prognoosisid nad, kui palju FRB-sid kogu taevas eksisteerib, ja tegid kindlaks, et jälgitavas universumis toimub FRB tõenäoliselt kord sekundis. Fialkov selgitas:
“Eeldades, et FRB-sid tekitavad teatud tüüpi galaktikad (nt sarnaselt FRB 121102-le), saame arvutada, mitu FRB-d peab iga galaktika olemasolevate vaatluste selgitamiseks tootma (s.o 2000 taeva kohta päevas). Seda arvu silmas pidades võime järeldada kogu galaktikate populatsiooni tootmist. See arvutus näitab, et kõigi nõrkade sündmuste arvestamisel toimub FRB igal sekundil. ”
Ehkki FRB-de täpne olemus ja päritolu pole veel teada, sisaldavad soovitused pöörlevaid neutrontähti ja isegi tulnukate luureandmeid! - Fialkov ja Loeb osutavad, et neid saaks kasutada universumi struktuuri ja arengu uurimiseks. Kui need esinevad kogu kosmoses sellise regulaarse sagedusega, võiksid kaugemad allikad toimida sondidena, millele astronoomid siis kosmose sügavuste lohistamisel tugineksid.
Näiteks tohutul hulgal kosmiliste vahemaade kaugusel on märkimisväärselt palju sekkuvat materjali, mis muudab astronoomide jaoks keeruliseks kosmilise mikrolaine fooni (CMB) - Suure Paugu jääkkiirguse - uurimise. Selle vahelesegatud materjali uurimine võib anda uusi hinnanguid selle kohta, kui tihe ruum on - st kui suur osa sellest koosneb tavalisest ainest, tumedast ainest ja tumedast energiast - ning kui kiiresti see laieneb.
Ja nagu prof Loeb märkis, võiks FRB-sid kasutada ka kestvate kosmoloogiliste küsimuste uurimiseks, näiteks kuidas lõppes universumi „tume ajastu“:
“FRB-sid saab kasutada vabade elektronide kolonni mõõtmiseks nende allika poole. Seda saab kasutada tavalise aine tiheduse mõõtmiseks galaktikate vahel tänapäeva universumis. Lisaks saab varajastes kosmilistes aegades FRB-de abil teada saada, millal esimeste tähtede ultraviolettvalgus purustas Suurest Paugust järelejäänud vesiniku aatomid nende moodustavateks elektronideks ja prootoniteks. "
"Pimedat ajastut", mis toimus 380 000 kuni 150 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, iseloomustas footonitega interakteeruvate vesinikuaatomite "udu". Selle tulemusel on selle perioodi kiirgus meie praeguste instrumentide abil määramatu. Praegu üritavad teadlased ikkagi lahendada seda, kuidas Universum tegi ülemineku nende „pimedate ajastute” ja järgnevate epohhide vahel, kui universum oli valgusega täidetud.
See "taasioniseerimise" periood, mis leidis aset 150 miljonit kuni 1 miljard aastat pärast Suurt Pauku, oli siis, kui moodustusid esimesed tähed ja kvaasarid. Üldiselt arvatakse, et Universumi esimeste tähtede ultraviolettvalgus liikus vesiniku gaasi ioniseerimiseks väljapoole (puhastades sellega udu). Värske uuring näitas ka, et varases universumis eksisteerinud mustad augud tekitasid vajalikud „tuuled“, mis võimaldasid sellel ioniseerival kiirgusel pääseda.
Selleks võiks FRB-sid kasutada selleks, et uurida seda varajast universumi perioodi ja teha kindlaks, mis selle “udu” lagundas ja valgust pääses. Väga kaugete FRB-de uurimine võimaldaks teadlastel uurida, kus, millal ja kuidas see “reioniseerimise” protsess aset leidis. Vaadates tulevikku, selgitasid Fialkov ja Loeb, kuidas tulevased raadioteleskoobid suudavad avastada palju FRB-sid.
"Tulevased raadiovaatluskeskused, nagu ruutkilomeetri massiiv, on piisavalt tundlikud, et tuvastada vaadeldava universumi servas asuvate galaktikate esimese põlvkonna FRB-sid," ütles prof Loeb. "Meie töö annab esimese hinnangu imiku universumis süttinud raadiolainete esimeste välkude arvu ja omaduste kohta."
Ja siis on hiljuti Briti Columbias asunud Dominioni raadioastrofüüsika vaatluskeskuses Kanada vesiniku intensiivsuse kaardistamise eksperiment (CHIME), mis hiljuti tegevust alustas. Need ja muud instrumendid toimivad võimsate vahenditena FRBde tuvastamiseks, mida saaks omakorda kasutada selleks, et vaadata varem nägematuid aja ja ruumi piirkondi ning avada mõned sügavaimad kosmoloogilised saladused.
"[W] Leitakse, et järgmise põlvkonna teleskoobis (mille tundlikkus on palju parem kui olemasolevatel) oodatakse palju rohkem FRB-sid kui seda, mida tänapäeval täheldatakse," ütles dr Fialkov. „See võimaldaks iseloomustada FRB-de populatsiooni ja tuvastada nende päritolu. FRB-de olemuse mõistmine on suur läbimurre. Kui nende allikate omadused on teada, saab FRB-sid kasutada kosmiliste majakatena Universumi uurimiseks. Üks rakendus on uurida reionisatsiooni ajalugu (kosmilise faasi üleminek, kui galaktikatevahelist gaasi ioniseerisid tähed). ”
See on inspireeritud mõte, kasutades uurimisvahenditena looduslikke kosmilisi nähtusi. Selles suhtes on FRB-de kasutamine kosmoses kõige kaugemate objektide (ja nii kaugele ajas kui võimalik) sondeerimiseks selline, nagu kvasarite kasutamine navigatsioonimajakatena. Lõpuks võimaldab meie teadmiste täiendamine universumist rohkem seda uurida.
