Όταν ο ουρανός ξαφνικά γεμίζει με εκρήξεις ισχυρών ραδιοκυμάτων, οι επιστήμονες κινητοποιούνται άμεσα. Αυτά τα ακραία φαινόμενα, γνωστά ως ταχύτατες ραδιοεκρήξεις (FRBs), έχουν αποτελέσει γρίφο για τους αστρονόμους από την ανακάλυψή τους το 2007.
Τώρα, μια ομάδα από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) χρησιμοποίησε ένα καινοτόμο δίκτυο τηλεσκοπίων, για να εντοπίσει τα κοσμικά σημεία από τα οποία προέρχονται αυτά τα μυστηριώδη σήματα.
Το κλειδί για την επίλυση του μυστηρίου των FRBs βρίσκεται στην πηγή τους: τα εξαιρετικά μαγνητισμένα μάγναστρα. Αυτά είναι τα συμπιεσμένα, «νεκρά» κατάλοιπα γιγάντιων άστρων που έχουν εκραγεί σε θεαματικές υπερκαινοφανείς εκρήξεις.
Τα μάγναστρα διαθέτουν μαγνητικά πεδία εκατοντάδες τρισεκατομμύρια φορές ισχυρότερα από αυτά της Γης και φαίνεται ότι αυτά τα κολοσσιαία πεδία προκαλούν τις ταχύτατες, ισχυρές ραδιοεκπομπές που χαρακτηρίζουν τις FRBs.
«Η τεράστια ισχύς των μάγναστρων τα καθιστά από τα πιο συναρπαστικά και ακραία αντικείμενα στο σύμπαν», λέει η Κρίττι Σάρμα, κύρια συγγραφέας της νέας μελέτης που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature. «Ξέρουμε ελάχιστα για το πώς σχηματίζονται τα μάγναστρα με τον θάνατο των τεράστιων άστρων. Η έρευνά μας συμβάλλει στην απάντηση αυτής της ερώτησης».
Για να βρουν τις προελεύσεις των ταχύτατων ραδιοεκρήξεων, η Σάρμα και η ομάδα της στράφηκαν στο Deep Synoptic Array-110 (DSA-110), ένα εκτεταμένο ραδιοτηλεσκόπιο στην Καλιφόρνια, το οποίο διαχειρίζεται το Caltech. Αυτή η ισχυρή διάταξη έχει πλέον εντοπίσει και προσδιορίσει τις τοποθεσίες περισσότερων από 70 FRBs – περισσότερες από το διπλάσιο του αριθμού που είχε εντοπιστεί συνολικά από όλα τα άλλα τηλεσκόπια.
Αναλύοντας 30 από αυτές τις ακριβώς εντοπισμένες εκρήξεις, οι ερευνητές ανακάλυψαν μια έκπληξη: οι FRBs φαίνεται να εμφανίζονται κυρίως σε γιγάντιους γαλαξίες πλούσιους σε μέταλλα, οι οποίοι δημιουργούν νέα άστρα με έντονο ρυθμό. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την προηγούμενη υπόθεση ότι οι FRBs θα εμφανίζονταν σε διάφορους τύπους γαλαξιών με δημιουργία άστρων.
«Αυτό από μόνο του είναι ενδιαφέρον, καθώς οι αστρονόμοι πίστευαν προηγουμένως ότι οι FRBs συνέβαιναν σε όλους τους τύπους ενεργών γαλαξιών», αναφέρει η μελέτη.
Η προτίμηση αυτή προς τους γιγάντιους, μεταλλοφόρους γαλαξίες πιθανόν να σχετίζεται με το πώς σχηματίζονται τα μάγναστρα αρχικά. Τα άστρα που είναι πλούσια σε στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο – τα «μέταλλα» του αστρονομικού κόσμου – τείνουν να είναι μεγαλύτερα και πιο πιθανό να υπάρχουν σε διπλά συστήματα με άστρα-συντρόφους. Όταν αυτά τα γιγάντια δυαδικά άστρα φτάσουν στο τέλος της ζωής τους και συγχωνευθούν, η έκρηξη που ακολουθεί μπορεί να δημιουργήσει ένα εξαιρετικά ισχυρό μάγναστρο.
«Ένα άστρο με μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε μέταλλα διογκώνεται, μεταφέρει μάζα, οδηγώντας σε συγχώνευση, δημιουργώντας έτσι ένα ακόμα πιο μεγάλο άστρο με συνολικό μαγνητικό πεδίο μεγαλύτερο από αυτό που θα είχε το μεμονωμένο άστρο», εξηγεί η Σάρμα.
Με άλλα λόγια, όσο πιο πλούσιος σε μέταλλα είναι ένας γαλαξίας, τόσο πιο μεγάλα θα είναι τα άστρα του – και τόσο πιο πιθανό να δημιουργήσουν μάγναστρα στο τέλος της ζωής τους. Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί οι FRBs, το «κάλεσμα» των μάγναστρων, συγκεντρώνονται σε αυτούς τους γιγάντιους γαλαξίες.
«Το γεγονός ότι οι FRBs είναι πιο συχνές σε αυτούς τους μεταλλοφόρους γαλαξίες σημαίνει ότι οι πηγές των FRBs, τα μάγναστρα, είναι επίσης πιο κοινά σε αυτούς τους τύπους γαλαξιών», αναφέρει η μελέτη.
Αυτή η νέα κατανόηση της προέλευσης των μάγναστρων αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προόδου στην κατανόηση των ραδιοσημάτων στο διάστημα. Με τον σχεδιασμό ενός ακόμη μεγαλύτερου και ισχυρότερου ραδιοτηλεσκοπίου, του DSA-2000, στην έρημο της Νεβάδα, οι αστρονόμοι είναι έτοιμοι να ανιχνεύσουν και να εντοπίσουν ακόμα περισσότερα από αυτά τα κοσμικά φαινόμενα τα επόμενα χρόνια.
«Το αποτέλεσμα αυτό είναι ορόσημο για όλη την ομάδα του DSA», λέει ο Βίκραμ Ράβι, επίκουρος καθηγητής αστρονομίας στο Caltech και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Και το γεγονός ότι το DSA-110 είναι τόσο αποτελεσματικό στον εντοπισμό FRBs προοιωνίζει την επιτυχία του DSA-2000».