Kiired raadiosaated (FRB) on viimasel kümnendil muutunud uurimistöö peamiseks keskpunktiks. Raadioastronoomias tähistab see nähtus kaugetest kosmoloogilistest allikatest pärinevaid mööduvaid raadioimpulsse, mis kestavad tavaliselt keskmiselt vaid mõni millisekund. Alates esimese sündmuse avastamisest 2007. aastal (“Lorimeri purunemine”) on täheldatud 38 FRB-d, kuid teadlased pole endiselt kindlad, mis neid põhjustab.
Teooriatega alates tähtede ja mustade aukude plahvatamisest kuni pulsarstide ja magnetaarideni - ja isegi maapealse intelligentsi (ETI-ide) tulevate teadeteni - on astronoomid otsustanud nende kummaliste signaalide kohta rohkem teada saada. Ja tänu Austraalia teadlaste töörühma uuele uuringule, mis kasutas Austraalia ruutkilomeetri array Pathfinderit (ASKAP), on teadaolevate FRB-de arv peaaegu kahekordistunud.
Hiljuti ajakirjas ilmunud uuring, mis täpsustab nende uurimistööd Loodus, juhtis dr Ryan Shannon - Swinburni tehnikaülikooli ja OzGravi ARC tippkeskuse teadur - ning sinna kuulusid raadioastronoomia uuringute rahvusvahelise keskuse (ICRAR), Austraalia teleskoobi riikliku rajatise (ATNF) ja ARC liikmed Kõigi taeva astrofüüsika tippkeskus (CAASTRO) ja mitmed ülikoolid.
Nagu nad oma uurimuses väidavad, on mitmed tegurid takistanud katseid FRB-sid tervikuna mõista. Ühe puhul on varasemad otsingud tehtud teleskoopidega, mille tundlikkus on erinev, erinevatel raadiosagedustel ja keskkonnas, kus raadiosageduse häired on erineva tasemega - mis on inimtegevuse tagajärg.
Teiseks on varasemad otsingud keeruliseks muutnud allikate ajutist olemust ja tuvastusinstrumentide viletsat nurklihutust, mis on põhjustanud ebakindlust FRB-de allikate ja nende heleduse osas. Selle lahendamiseks viis meeskond läbi hästi kontrollitud laiaulatusliku raadiouuringu 2016. aastal avastatud ja 3,7 miljardi valgusaasta kaugusel asuva kääbusgalaktika jälgimiseks.
Meeskond viis selle uuringu läbi ASKAP-i massiivi - maailma kiireima raadioülevaatuse teleskoobiga, mis asub Lääne-Austraalias. Rahvaste Ühenduse teadus- ja tööstusuuringute organisatsiooni (CSIRO) konstrueeritud ja projekteeritud ASKAP-i massiiv koosneb 36 „antenniantennist”, mis on jaotatud 6 km (3,7 mi) läbimõõduga maastikuosale.
Kasutades seda massiivi, mis on tulevase ruutkilomeetrise massiivi (SKA) teleskoobi eelkäija, uuris uurimisrühm sellest kaugest kosmoloogilisest allikast pärit purskeid. Lisaks sellele, et ühe aasta jooksul leiti rohkem FRB-sid kui üheski varasemas uuringus, täheldasid nad ka, et signaalid pärinevad allikatest palju kaugemal, kui seni arvati. Nagu dr Shannon selgitas ICRARi pressiteates:
„Oleme leidnud 20 kiiret raadiosaatmist aastas, mis peaaegu kahekordistab kogu maailmas avastatud arvu alates nende avastamisest 2007. aastal. Kasutades Austraalia ruutkilomeetri array Pathfinderi (ASKAP) uut tehnoloogiat, oleme ka tõestanud, et kiired raadiosaatjad tulevad pigem universumi teiselt poolt, mitte meie enda galaktilisest naabruskonnast. ”
8–46 päeva pärast esialgseid tuvastamisi tehtud järelvaatustel leiti, et ükski purunemine ei kordunud. Nende tuvastatud 20 lõhkemist hõlmasid ka lähimaid allikaid, mida kunagi vaadeldud, rääkimata eredamatest. Nende tulemused näitasid ka, et purunemise hajutamise ja heleduse, intensiivsuse ja vahemaa vahel on seos.
Selle põhjus on seotud asjaoluga, et kaugemad purjed rändavad miljardeid valgusaastaid enne Maale jõudmist. Oma teekonna jooksul läbivad nad allika ja Maa vahel asuva materjali (näiteks gaasipilved), millel on neile mõju. Nagu selgitas dr Jean-Pierre Macquart, ICRARi Curtini ülikooli sõlmpunkt ja kaasautor:
„Iga kord, kui see juhtub, aeglustuvad erinevad lainepikkused, mis moodustavad purske, erineva suurusega. Lõpuks jõuab purske Maale oma lainepikkuste hajutamisega, mis jõuab teleskoobi juurde pisut erinevatel aegadel, nagu ujujad finišijoonel. Erinevate lainepikkuste saabumise ajastus ütleb meile, kui palju materjali on purske oma teekonnal läbinud. Ja kuna me oleme näidanud, et kiired raadiosignaalid tulevad kaugelt, saame neid kasutada galaktikate vahelises ruumis asuva kadunud aine tuvastamiseks - see on tõesti põnev avastus. "
Tänu sellele viimasele avastusrühmale saavad teadlased nüüd aru, et seni tuvastanud FRB-d pärinevad pigem meie kosmose teisest servast kui kosmosest. Kuid me pole ikka veel lähemal sellele, et kindlaks teha, mis neid põhjustab või millistest galaktikatest nad pärinevad. Kuid praegu koos 48 leidmisega koosneva uurimisproovi abil õpivad teadlased lähiaastatel tõenäoliselt palju rohkem.
Dr Shannoni ja tema uurimisrühma jaoks on järgmine väljakutse taeva purunemiste asukohtade täpsustamine. "Me suudame lokaliseerida pursked paremaks kui tuhandik kraadi," sõnas ta. "See on umbes kümne meetri kaugusel nähtava juustest laiusega ja piisavalt hea, et siduda iga purske kindla galaktikaga."
Ja eeldatavasti toob FRB-de uurimine kaasa ka mõned suured läbimurded astronoomias. Juba CSIRO teadlaste meeskond kasutas 2016. aastal FRB avastamiseks Austraalia Parkesi vaatluskeskust, mida vaatlesid seejärel mitmed vaatluskeskused kogu maailmas. Selle tulemusel suutis meeskond tuvastada allika (elliptiline galaktika 6 miljardi valgusaasta kaugusel) ja tuvastada signaali punane nihe.
See enneolematu feat võimaldas uurimisrühmal mõõta selle galaktika ja Maa vahel paiknevate ainete tihedust, mis kinnitas, et meie praegused mudelid universumi ainetiheduse mõõtmiseks on õiged. Teisisõnu, meeskond suutis leida universumi „puuduva aine“, kasutades mõõtekepina FRB-sid. Või nagu Curtini ülikooli vanemlektor ja üks avastuse eest vastutav teadlane dr Jean-Pierre Macquart ütles:
„[FRB-d] on tegelikult füüsikalaborid, mis proovivad mateeria ja energia äärmusi, millele me maapealsetes laborites ei pääse. Ja just sedalaadi füüsika juhib edaspidistes põlvkondades tehnoloogia arengut. ”
Värsked uuringud on samuti kindlaks teinud, et FRB-d on väga levinud kosmoloogiline sündmus, mis toimub meie universumis umbes kord sekundis. Võimaste vaatlusriistadega, mis varsti Internetti jõuavad - näiteks ruutkilomeetrite massiiv (SKA), Suur Ladina-Ameerika millimeetrite maatriks (LLAMA) ja Qitai 110m raadioteleskoop - jälgivad teadlased lähitulevikus kindlasti veel palju FBR-e.
Iga uue tuvastusega peame õppima rohkem selle kohta, mis neid kummalisi välgutusi põhjustab ja kuidas neid saaks kasutada meie Universumi saladuste avamiseks. Vahepeal kontrollige kindlasti seda intervjuud dr Shannoni ja avastusmeeskonnaga, CSIRO nõusolekul:
