Kada su astronomi prvi put primijetili otkrivanje brzog radijskog praska (FRB) 2007. (aka. Lorimer Burst), bili su zaprepašteni i zaintrigirani. Čini se da je ovaj visokoenergetski niz radio impulsa, koji je trajao samo nekoliko milisekundi, izvan naše galaksije. Od tog vremena astronomi su pronašli dokaze o mnogim FRB-ima u prethodno zabilježenim podacima i još uvijek se nagađa što ih uzrokuje.
Zahvaljujući kasnijim otkrićima i istraživanjima, astronomi sada znaju da su FRB-i daleko češći nego što se prethodno mislilo. Zapravo, prema novom istraživanju tima istraživača iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku (CfA), FRB se mogu pojaviti jednom svake sekunde u promatranom Svemiru. Ako je istina, FRB bi mogli biti moćan alat za istraživanje porijekla i evolucije kozmosa.
Nedavno je objavljena studija pod nazivom „Brzi radio praska događa se svake sekunde u svemirskom svemiru“ Astrofizički časopis Pisma, Studiju je vodila Anastasia Fialkov, poslijediplomska istraživačica i suradnica na Institutu za teoriju i računanje CfA-e (ITC). Pridružio joj se profesor Abraham Loeb, direktor ITC-a i Frank B. Baird, mlađi profesor na Harvardu.
Kao što je napomenuto, FRB-ovi su ostali misterija od kada su prvi put otkriveni. Ne samo da njihovi uzroci ostaju nepoznati, već se mnogo toga što se zna o njihovoj istinskoj prirodi još uvijek ne razumije. Kako je dr. Fialkov rekao za Space Magazine putem e-maila:
"FRB (ili brzi radio-rafali) astrofizički su signali neodređene prirode. Promatrani rafali su kratki (ili milisekundi), svijetli impulsi u radio dijelu elektromagnetskog spektra (na frekvencijama GHz). Do sada su primijećena samo 24 praska i još uvijek ne znamo sigurno koji ih fizički procesi pokreću. Najvjerojatnije objašnjenje je da se pokreću rotiranjem magnetiziranih neutronskih zvijezda. Međutim, ova se teorija mora potvrditi. "
Za vrijeme svoje studije Fialkov i Loeb oslanjali su se na opažanja koja su napravili više teleskopa ponavljajućeg brzog radijskog praska poznatog kao FRB 121102. Ovaj FRB prvi su put primijetili istraživači 2012. godine pomoću radio-teleskopa Arecibo u Portoriku i od tada je potvrđeno je da dolazi iz galaksije koja se nalazi 3 milijarde svjetlosnih godina u smjeru zviježđa Auriga.
Otkad je otkriven, otkriveni su dodatni rafali s njegova mjesta, što je FRB 121102 jedini poznati primjer ponavljanja FRB-a. Ova ponavljajuća priroda omogućila je i astronomima detaljnije studije o tome od bilo kojeg drugog FRB-a. Kako je prof. Loeb rekao za Space Magazine e-poštom, ovi i drugi razlozi učinili su ga idealnim ciljem za njihovo proučavanje:
"FRB 121102 je jedini FRB za koji su identificirani galaksija domaćin i udaljenost. To je ujedno i jedini izvor FRB-a iz kojeg smo do sada otkrili stotine FRB-a. Radiofrekvencijski spektar njegovih FRB-a usredotočen je na karakterističnu frekvenciju i ne pokriva vrlo širok pojas. To ima važne posljedice za otkrivanje takvih FRB-a, jer da bi ih pronašli radio opservatorij treba prilagoditi njihovoj frekvenciji. "
Na temelju onoga što je poznato o FRB 121102, Fialkov i Loeb proveli su niz izračuna koji su pretpostavili da je njegovo ponašanje reprezentativno za sve FRB. Potom su projicirali koliko će FRB postojati po cijelom nebu i utvrdili su da će se unutar promatranog Univerzuma FRB vjerojatno odvijati svake sekunde. Fialkov je objasnio:
„Pod pretpostavkom da FRB nastaju galaksijama određenog tipa (npr. Slično kao FRB 121102), možemo izračunati koliko FRB-a mora proizvesti svaka galaksija da bi se objasnila postojeća opažanja (tj. 2000 po nebu dnevno). Imajući u vidu ovaj broj, možemo zaključiti stopu proizvodnje cjelokupne populacije galaksija. Ovaj izračun pokazuje da se FRB pojavljuje svake sekunde prilikom obračuna svih slabih događaja. "
Iako su točna priroda i podrijetlo FRB-a još uvijek nepoznati - prijedlozi uključuju rotirajuće neutronske zvijezde, pa čak i vanzemaljsku inteligenciju! - Fialkov i Loeb ukazuju na to da bi ih mogli koristiti za proučavanje strukture i evolucije svemira. Ako se doista događaju s takvom redovnom frekvencijom u cijelom kozmosu, onda bi udaljeniji izvori mogli djelovati kao sonde na koje bi se astronomi tada oslanjali kako bi prešli dubine u svemir.
Na primjer, na ogromnim kozmičkim daljinama postoji značajna količina materijala za intervencije koji astronomima otežava proučavanje pozadine kozmičke mikrovalne (CMB) - ostatka zračenja iz Velikog praska. Proučavanja ovog interventnog materijala mogla bi dovesti do novih procjena koliko je gust prostor - tj. Koliko je sastavljen od obične materije, tamne materije i tamne energije - i koliko se brzo širi.
I kako je prof. Loeb naznačio, FRB bi se također mogli koristiti za istraživanje trajnih kozmičkih pitanja, poput načina na koji je završilo „mračno doba“ svemira:
"FRB se mogu koristiti za mjerenje stupca slobodnih elektrona prema njihovom izvoru. To se može koristiti za mjerenje gustoće obične materije između galaksija u današnjem svemiru. Pored toga, FRB se u ranim kozmičkim vremenima može upotrijebiti za otkrivanje kada je ultraljubičasto svjetlo iz prvih zvijezda razbilo primordijalne atome vodika koji su ostali iz Velikog praska u njihove sastavne elektrone i protone. "
"Mračno doba", koje se dogodilo između 380.000 i 150 milijuna godina nakon Velikog praska, karakterizirala je "magla" vodikovih atoma u interakciji s fotonima. Kao rezultat toga, zračenje ovog razdoblja je prema trenutnim instrumentima neprimjetno. Trenutno znanstvenici još uvijek pokušavaju razriješiti kako je svemir napravio prijelaz između tih "mračnih doba" i kasnijih epoha kad je svemir bio ispunjen svjetlošću.
To razdoblje "reionizacije", koje se dogodilo 150 milijuna do milijardu godina nakon Velikog praska, bilo je tada kada su se formirale prve zvijezde i kvazi. Općenito se vjeruje da je UV svjetlo iz prvih zvijezda u Svemiru putovalo prema van da bi ioniziralo plin vodik (čime je očistila maglu). Nedavno istraživanje također je sugeriralo da su crne rupe koje su postojale u ranom Svemiru stvorile potrebne "vjetrove" koji su omogućili da to ionizirajuće zračenje pobjegne.
U tu svrhu, FRB bi se mogli koristiti za ispitivanje u ovo rano razdoblje svemira i utvrditi što je razbilo tu "maglu" i omogućilo svjetlu da pobjegne. Proučavanje vrlo udaljenih FRB-a moglo bi omogućiti znanstvenicima da prouče gdje, kada i kako se dogodio taj proces "reionizacije". Gledajući unaprijed, Fialkov i Loeb objasnili su kako će budući radio-teleskopi moći otkriti mnoge FRB-ove.
"Buduće radio opservatorije, poput kvadratnog kilometraže, bit će dovoljno osjetljive za otkrivanje FRB-a iz prve generacije galaksija na rubu promatranog svemira", rekao je profesor Loeb. "Naš rad daje prvu procjenu broja i svojstava prvih bljeskova radio valova koji su se zapalili u dječjem svemiru."
A tu je i Kanadski eksperiment preslikavanja intenziteta vodika (CHIME) na Astrofizičkom opservatoriju Dominion Radio u Britanskoj Kolumbiji, koji je nedavno počeo s radom. Ovi i drugi instrumenti poslužit će kao moćan alat za otkrivanje FRB-a, koji bi se sa svoje strane mogli koristiti za pregled prethodno nevidljivih područja vremena i prostora i za otključavanje nekih od najdubljih kozmoloških misterija.
"Pronaći ćemo da će teleskop nove generacije (s puno boljom osjetljivošću od postojećeg) vidjeti mnogo više FRB-a od onoga što se danas promatra", rekao je dr. Fialkov. "To bi omogućilo da se karakteriziraju populacije FRB-a i utvrdi njihovo podrijetlo. Razumijevanje prirode FRB-a bit će veliki pomak. Nakon što su poznata svojstva ovih izvora, FRB se mogu koristiti kao kozmički svjetionici za istraživanje svemira. Jedna primjena je proučavanje povijesti rejonizacije (kozmički fazni prijelaz, kada su među galaktički plin ionizirali zvijezde). "
To je nadahnuta misao, koja koristi prirodne kozmičke pojave kao oruđe za istraživanje. U tom pogledu, upotreba FRB-a za ispitivanje najudaljenijih objekata u svemiru (i onoliko daleko koliko smo mogli vremenom) nalik je korištenju kvazara kao navigacijskih svjetala. Na kraju, napredovanje našeg znanja o Svemiru omogućava nam istražiti više toga.
