Kai astronomai pirmą kartą pastebėjo, kad 2007 m. Aptiktas greitasis radijo ryšys (angl. „Fast Radio Burst“, dar žinomas kaip „Lorimer Burst“), jie abu buvo nustebinti ir suintriguoti. Šis didelės energijos radijo impulsų sprogimas, kuris truko tik keletą milisekundžių, pasirodė iš mūsų galaktikos ribų. Nuo to laiko astronomai rado daug FRB įrodymų anksčiau užfiksuotuose duomenyse ir vis dar spėlioja, kas juos sukelia.
Vėlesnių atradimų ir tyrimų dėka astronomai dabar žino, kad FRB yra daug dažnesni, nei manyta anksčiau. Tiesą sakant, remiantis nauja Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centro (CfA) tyrėjų grupės tyrimu, FRB gali atsirasti kartą per sekundę stebimoje Visatoje. Jei tiesa, FRB gali būti galinga priemonė kosmoso ištakoms ir raidai tirti.
Neseniai pasirodė tyrimas, pavadintas „Greitas radijo bangų pliūpsnis įvyksta kas sekundę visoje stebimoje visatoje“ Astrofizinių žurnalų laiškai. Tyrimui vadovavo Anastasija Fialkov, postdoktorantė ir CfA teorijos ir skaičiavimo instituto (ITC) bendradarbė. Prie jos prisijungė profesorius Abrahamas Loebas, ITC direktorius ir Frankas B. Bairdas, jaunesnysis Harvardo mokslo profesorius.
Kaip pažymėta, FRB nuo pirmojo atradimo liko paslaptis. Jų priežastys ne tik nežinomos, bet dar nesuprantama ir tikroji jų prigimtis. Kaip Dr. Fialkovas el. Paštu „Space Magazine“ pasakojo:
„FRB (arba greitos radijo bangos) yra nenustatyto pobūdžio astrofiziniai signalai. Stebimi pliūpsniai yra trumpi (arba milisekundžių trukmė), ryškūs impulsai elektromagnetinio spektro radijo dalyje (esant GHz dažniams). Iki šiol buvo pastebėta tik 24 sprogimai ir mes vis dar nežinome, kurie fiziniai procesai juos sukelia. Labiausiai tikėtinas paaiškinimas yra tas, kad jie paleidžiami besisukančiomis įmagnetintomis neutroninėmis žvaigždėmis. Tačiau šią teoriją reikia patvirtinti. “
Savo tyrimo tikslais Fialkovas ir Loebas rėmėsi daugelio pasikartojančio greito radijo bangos, žinomos kaip FRB 121102, teleskopų stebėjimais. Šį FRB pirmą kartą pastebėjo 2012 m. Tyrėjai, naudodamiesi Arecibo radijo teleskopu Puerto Rike, ir nuo to laiko patvirtinta, kad ji ateina iš galaktikos, esančios 3 milijardų šviesmečių atstumu Aurigos žvaigždyno kryptimi.
Nuo to laiko, kai buvo aptiktas, iš jo buvimo vietos buvo aptikti papildomi sprogimai, todėl FRB 121102 yra vienintelis žinomas pasikartojančio FRB pavyzdys. Šis pasikartojantis pobūdis taip pat leido astronomams atlikti išsamesnius jo tyrimus nei bet kuriam kitam FRB. Kaip profesorius Loebas papasakojo „Space Magazine“ el. Paštu, dėl šių ir kitų priežasčių jis tapo idealiu tikslu jų tyrimui:
„FRB 121102 yra vienintelis FRB, kuriam buvo nustatyta pagrindinė galaktika ir atstumas. Tai taip pat vienintelis pasikartojantis FRB šaltinis, iš kurio dabar aptikome šimtus FRB. Jo FRB radijo spektras yra nukreiptas į būdingą dažnį ir neapima labai plačios juostos. Tai turi didelę įtaką tokių FRB aptinkamumui, nes norint juos rasti, radijo observatoriją reikia suderinti su jų dažniu. “
Remdamiesi tuo, kas žinoma apie FRB 121102, Fialkovas ir Loebas atliko daugybę skaičiavimų, kurie padarė prielaidą, kad jo elgesys atspindi visus FRB. Tada jie suprojektavo, kiek FRB bus visame danguje, ir nustatė, kad stebimoje Visatoje FRB greičiausiai vyks kartą per sekundę. Fialkovas paaiškino:
„Darant prielaidą, kad FRB sukuria tam tikro tipo galaktikos (pvz., Panašios į FRB 121102), galime apskaičiuoti, kiek kiekvienos galaktikos turi sugeneruoti FRB, kad paaiškintų esamus stebėjimus (t. Y. 2000 dangui per dieną). Turėdami omenyje šį skaičių, galime daryti išvadą apie visos galaktikų populiacijos pagaminimo greitį. Šis skaičiavimas rodo, kad FRB įvyksta kas sekundę, kai apskaitomi visi silpni įvykiai. “
Nors tikslus FRB pobūdis ir kilmė vis dar nežinomi, pasiūlymai apima besisukančias neutronines žvaigždes ir net svetimą intelektą! - Fialkovas ir Loebas nurodo, kad jie galėtų būti naudojami tiriant Visatos struktūrą ir evoliuciją. Jei iš tikrųjų jie įvyksta tokiu reguliariu dažniu visame kosmose, tada tolimesni šaltiniai galėtų veikti kaip zondai, kuriais astronomai pasikliautų paskandindami kosmoso gelmes.
Pavyzdžiui, dideliais kosminiais atstumais yra nemažai įsiterpiančios medžiagos, todėl astronomams sunku ištirti kosminio mikrobangų foną (CMB) - likusią radiaciją iš Didžiojo sprogimo. Šios įsiterpusios medžiagos tyrimai gali sukelti naujus įvertinimus, kiek tanki erdvė yra - t. Y., Kiek jos sudaro paprastosios medžiagos, tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos - ir kaip greitai ji plečiasi.
Ir kaip nurodė prof. Loeb, FRB taip pat galėtų būti naudojami tiriant išliekančius kosmologinius klausimus, pavyzdžiui, kaip baigėsi Visatos „tamsusis amžius“:
„FRB gali būti naudojami laisvų elektronų stulpeliui išmatuoti link jų šaltinio. Tai gali būti naudojama įprastų medžiagų tankio matavimui tarp galaktikų dabartinės visatos. Be to, ankstyvaisiais kosminiais laikais FRB gali būti naudojami norint sužinoti, kada ultravioletinė šviesa iš pirmųjų žvaigždžių suskaidė pirmykščius vandenilio atomus, likusius iš Didžiojo sprogimo, į jų sudedamuosius elektronus ir protonus. “
„Tamsusis amžius“, įvykęs nuo 380 000 iki 150 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, pasižymėjo vandenilio atomų, sąveikaujančių su fotonais, „rūku“. Dėl to šio laikotarpio radiacija mūsų dabartiniais instrumentais yra neaptinkama. Šiuo metu mokslininkai vis dar bando išsiaiškinti, kaip Visata padarė perėjimą tarp šių „tamsiųjų amžių“ ir vėlesnių epochų, kai Visata buvo užpildyta šviesa.
Šis „reionizacijos“ laikotarpis, įvykęs nuo 150 milijonų iki 1 milijardo metų po Didžiojo sprogimo, buvo tada, kai susiformavo pirmosios žvaigždės ir kvazariai. Paprastai manoma, kad pirmųjų Visatos žvaigždžių ultravioletiniai spinduliai sklinda į išorę, kad jonizuotų vandenilio dujas (taip pašalindami rūką). Neseniai atliktame tyrime taip pat teigiama, kad ankstyvojoje Visatoje egzistavusios juodosios skylės sukūrė būtinus „vėjus“, leidžiančius šiam jonizuojančiajam spinduliavimui išsilaisvinti.
Šiuo tikslu FRB gali būti panaudoti zonduoti į šį ankstyvąjį Visatos periodą ir nustatyti, kas sugriovė šį „rūką“ ir leido šviesai ištrūkti. Labai tolimų FRB tyrimas galėtų leisti mokslininkams išsiaiškinti, kur, kada ir kaip įvyko šis „reionizacijos“ procesas. Žvelgiant į ateitį, Fialkovas ir Loebas paaiškino, kaip ateities radijo teleskopai galės atrasti daugybę FRB.
„Būsimos radijo observatorijos, tokios kaip kvadratinio kilometro masyvas, bus pakankamai jautrios, kad aptiktų FRB iš pirmosios kartos galaktikų stebimos visatos pakraščiuose“, - sakė prof. Loeb. „Mūsų darbas pateikia pirmąjį radijo bangų blyksnių, užsidegančių kūdikių visatoje, skaičių ir savybes.“
Neseniai Britanijos Kolumbijos „Dominion Radio“ astrofizikos observatorijoje, kuri neseniai pradėjo veikti, yra Kanados vandenilio intensyvumo žemėlapio eksperimentas (CHIME). Šie ir kiti instrumentai pasitarnaus kaip galingi įrankiai aptikti FRB, kurie savo ruožtu galėtų būti naudojami apžvelgiant anksčiau nematytus laiko ir erdvės regionus bei atrakinant giliausias kosmologines paslaptis.
„Manome, kad tikimasi, jog naujos kartos teleskopas (daug jautresnis nei esamas) matys daug daugiau FRB nei tai, kas stebima šiandien“, - sakė daktaras Fialkovas. „Tai leistų apibūdinti FRB populiaciją ir nustatyti jų kilmę. Supratimas apie FRB pobūdį bus pagrindinis proveržis. Kai bus žinomos šių šaltinių savybės, FRB gali būti naudojami kaip kosminiai švyturiai tyrinėti Visatą. Viena iš paraiškų yra ištirti reionizacijos istoriją (kosminės fazės perėjimas, kai galaktikų tarpusavio dujas jonizavo žvaigždės). “
Tai yra įkvėpta mintis, kaip tyrimo priemones panaudojant gamtos kosminius reiškinius. Šiuo atžvilgiu FRB naudojimas tolimiausiems objektams kosmose zonduoti (ir kiek įmanoma vėliau) yra panašus į kvazarų naudojimą kaip navigacinius švyturius. Galų gale, tobulindami savo žinias apie Visatą, galime daugiau ištirti ją.
