Teleskop Webba zidentyfikował galaktykę macierzystą najdalszego znanego szybkiego błysku radiowego

Wykrycie

Astronomowie korzystający z radioteleskopu MeerKAT w RPA wykryli szybki błysk radiowy 4 marca 2024 r. Użyli systemu MeerTRAP, zaprojektowanego do wychwytywania szybko zmieniających się sygnałów radiowych z kosmosu w czasie rzeczywistym. Błysk, oznaczony jako FRB 20240304B, wykazywał dużą dyspersję, co oznacza, że jego częstotliwości docierały w nieco innym czasie po przejściu przez naładowaną elektrycznie materię w przestrzeni kosmicznej. Pomiar ten wskazał, że sygnał pochodzi z ogromnej odległości. Naukowcy podają, że błysk powstał, gdy wszechświat miał około 3 mld lat i przebył około 80% historii kosmicznej. Uważa się, że jest to najdalszy szybki błysk radiowy wykryty do tej pory, ponad dwukrotnie przewyższający poprzedni rekord odległości. Badanie, prowadzone przez Manishę Caleb i Themiya Nanayakkara z Uniwersytetu w Sydney, opublikowano w czasopiśmie Science.

Lokalizacja źródła

Kiedy zespół skierował duże teleskopy naziemne, w tym teleskopy Kecka, na pozycję błysku na niebie, nie mogli dostrzec galaktyki macierzystej, ponieważ była zbyt słaba. Zespół zwrócił się wówczas do Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, którego kamera podczerwona ujawniła maleńką galaktykę bardzo blisko pozycji błysku. La Razón podaje, że galaktyka leży w odległości kilku dziesiątych sekundy łuku od pozycji błysku, a prawdopodobieństwo powiązania wynosi 97,5%. Naukowcy rozbili światło galaktyki na widmo i zmierzyli przesunięcie częstotliwości. Przesunięcie to pozwoliło obliczyć, jak szybko galaktyka oddala się od nas z powodu rozszerzania się wszechświata, a na tej podstawie określono jej wiek. Obliczenia potwierdziły, że światło zostało wyemitowane 10,6 mld lat temu.

Co ujawnia galaktyka

Galaktyka macierzysta okazała się zaskoczeniem. Według podsumowania badań zawiera ona tylko około 10 mln mas Słońca, co stanowi ułamek masy Drogi Mlecznej. Dane z teleskopu Jamesa Webba wskazały, że błysk pochodzi z młodej, bardzo małej galaktyki, w której gwiazdy powstają w bardzo szybkim tempie, przy niewielkiej zawartości metali. Engadget zauważa, że galaktyka jest również mała i młoda w porównaniu z galaktykami, które wytwarzały wcześniejsze błyski, odkryte miliardy lat później w masywnych galaktykach gwiazdotwórczych. Galaktyka istniała w czasie, gdy proces formowania gwiazd we wszechświecie osiągnął szczyt.

Konkurencyjne wyjaśnienia

Jedna z wiodących teorii głosi, że szybkie błyski radiowe powstają w wyniku zderzenia dwóch gwiazd neutronowych. Engadget wskazuje, że takie kolizje trwają miliardy lat, co oznaczałoby, że błyski z fuzji mogą pochodzić tylko ze starszych galaktyk. Inna teoria zakłada, że błyski pochodzą od masywnych gwiazd, które wybuchają jako supernowe i pozostawiają po sobie magnetary, czyli gwiazdy neutronowe o bardzo silnych polach magnetycznych. Caleb stwierdziła, że praca wskazuje na pochodzenie od supernowej.

Nasza praca sugeruje, że jest bardzo mało prawdopodobne, aby ten [szybki błysk radiowy] został wyprodukowany przez fuzję.

Nanayakkara dodał, że odkrycie ogranicza zakres wyjaśnień dotyczących powstawania błysku.

Jakikolwiek mechanizm powoduje ten błysk radiowy, musi uwzględniać fakt, że może on być wytwarzany w... bardzo młodych galaktykach o bardzo niskiej zawartości metali.

Co pozostaje niewiadomą

Od 2007 r., kiedy zaobserwowano pierwszy szybki błysk radiowy za pomocą dużej anteny radiowej w Australii, wykryto ich ponad 10 000. Nanayakkara powiedział, że niektóre powtarzają się w sposób ciągły, niektóre przez pewien czas, a potem ustają, a niektóre obserwuje się tylko raz. Czy ten odległy błysk wyemituje kolejne sygnały, pozostaje kwestią otwartą. Joeri van Leeuwen z instytutu radioastronomii Astron w Dwingeloo, który nie brał udziału w odkryciu, nazwał wynik ważnym dla dziedziny.

Ten piękny, nowy wynik ogromnie poszerza nasze horyzonty.

Błyski z tak odległych źródeł mogą również pomóc w mapowaniu rzadkiej materii między galaktykami, ponieważ materia ta pozostawia ślad w emisji radiowej. Mapowanie tej materii wymagałoby znacznie większej liczby odległych błysków, których odkrycie van Leeuwen przewiduje w przyszłości.