Jau beveik dešimtį metų Žemę pasiekia keisti radijo bangų pliūpsniai

Visatoje netrūksta nežinomų ir nesuvokiamų dalykų. Nuo juodųjų skylių iki egzotiškų planetų, mokslininkai dar turi daug ką paaiškinti. Tačiau pastaruoju metu viena mįslė ypač sudomino astronomus: tai mistiniai signalai danguje, vadinami greitaisiais radijo bangų žybsniais (pliūpsniais).

Jie tetrunka vos keletą milisekundžių, tačiau skleidžia milijoną kartų daugiau energijos, nei Saulė.

Nuo žybsnių atradimo 2007-aisiais jų aptikta jau kiek mažiau nei 20, ir visi jie mus pasiekė iš už mūsų galaktikos ribų, skirtingų dangaus lopinėlių. Tačiau astronomai teleskopais gali stebėti tik labai mažą Visatos dalį, taigi manoma, kad iš viso Žemę kasdien gali pasiekti dešimtys tūkstančių greitųjų radijo  bangų žybsnių.

Astronomai turi aibę idėjų, ir kai kurios jų yra gana egzotinės: pliūpsnius galėtų generuoti susijungiančių neutroninių žvaigždžių kolapsavimas, sprogstančios juodosios skylės, kosminės stygos ar netgi ateiviai, rašo BBC.

Manoma, kad iš viso Žemę kasdien gali pasiketi dešimtys tūkstančių greitųjų radijo bangų žybsnių.

„Dabar apie greitųjų radijo bangų žybsnių kilmę sukurta daugiau teorijų, negu iš viso jų užfiksuota, – sakė Vakarų Virdžinijos universiteto astronomas Duncanas Lorimeris, kurio vadovaujama komanda atrado pirmuosius tokio tipo signalus. – Dabar tai yra tarsi teorijų kūrėjų rojus.“

Net jei paaiškėtų, kad greitųjų radijo bangų žybsnių prigimtis nėra tokia kurstanti vaizduotę, jie vis tiek bus svarbūs. Pliūpsniai yra tarsi lazeriai, kurie sklinda per Visatą, susiduriantys su magnetiniais laukais, plazma ir kitais kosmoso objektais.

Ieškant atsakymo apie mįslingų radijo bangų pliūpsnių prigimtį per keletą pastarųjų mėnesių pavyko pasiekti didelį progresą.

Labiausiai D.Lorimerį nustebino šių signalų ryškumas. Jis su astronomų komanda žiūrėjo archyvo duomenis, gautus Parkeso radijo teleskopu Australijoje, ir ieškojo radijo bangų signalų iš, pavyzdžiui, besisukančių neutroninių žvaigždžių, vadinamų pulsarais.

Šios miesto dydžio žvaigždės yra tokios tankios kaip atomo branduolys ir gali suktis daugiau nei tūkstantį kartų per sekundę. Intensyviai sukantis susidaro radijo bangų signalai.

Tačiau tąkart aptiktas signalas buvo keistas ir itin ryškus.

„Kai pirmą kartą pamačiau grafą, kaip tie pliūpsniai atrodė ekrane, buvau toks susijaudinęs, kad negalėjau užmigti“, – sakė Matthew Bailesas, astronomas iš Swinburno universiteto Australijoje, kuris buvo D.Lorimerio komandoje.

Šis signalas ketverius metus buvo anomalija. Kai kurie manė, kad dėl to gali būti kalta instrumentų interferencija, tačiau nuo 2012-ųjų astronomai tokių pliūpsnių atrado daugiau naudodami kitus teleskopus.

Ir, įdomiausia, kad pliūpsniai mus pasiekė ne iš mūsų galaktikos, jų šaltinis galėjo būti nuo mūsų nutolęs per milijardus šviesmečių.

Kai radijo bangos sklinda per Visatą, jos sąveikauja su elektronų plazma. Šie susidūrimai sukelia vėlavimą (atidėjimą), kurio ilgis priklauso nuo radijo signalų dažnio. Aukštesnio dažnio radijo bangos atkeliauja greičiau nei žemo dažnio. Matuodami šį vėlavimą astronomai gali paskaičiuoti, per kokį kiekį plazmos signalai turėjo sklisti. Tai leidžia numatyti ir apytikslį signalo sklidimo atstumą.

Radijo signalai iš kitų galaktikų nėra naujas reiškinys, tačiau jie niekada nebuvo tokie galingi.

Pavyzdžiui, kvazarai pagamina milžiniškus kiekius energijos, įskaitant ir radijo bangas. Tačiau kvazarai kitose galaktikose yra taip toli, kad mus pasiekiantys jų radijo bangų signalai būna labai menki.

O greitieji radijo bangų žybsniai išsiskiria ir yra maždaug milijoną kartų ryškesni, nei sklindantys iš kitų objektų. Jie jaudina mokslininkus, nes gali byloti apie naują, keistą fiziką.

Viena iš provokuojančių idėjų, kad pliūpsniai gali kilti iš „kosminių stygų“ – defektų erdvėlaikyje. Kai kurios šių stygų galėtų pasižymėti superkonduktyvumu ir pernešti elektrinę srovę. Remiantis 2014 m. iškelta hipoteze, stygos kartais gali sukelti elektromagnetinės spinduliuotės pliūpsnį.

Arba pliūpsnių kilmė galėtų būti sprogstančios juodosios skylės.

Juodųjų skylių gravitacija tokia galinga, kad iš jų negali ištrūkti netgi šviesa. Tačiau 1970-aisiais Stephenas Hawkingas suprato, kad juodosios skylės gali spinduliuoti energiją ir laikui bėgant išgaruoti. Jeigu mažytės juodosios skylės formavosi ankstyvojoje Visatoje, jos dabar galėtų išgaruoti, galimai skleisdamos radijo bangų signalus.

2016 m. vasarį astronomai, kaip tuomet atrodė, padarė proveržį greitųjų radijo bangų žybsnių tyrimuose.

Evano Keane‘o komanda analizavo vieną konkretų 2015 m. balandžio mėnesį užfiksuotą pliūpsnį.

Remiantis jų analize, šis pliūpsnis kilo galaktikoje už milijardų šviesmečių nuo mūsų, kurioje apstu senų žvaigždžių. Taigi pirmą kartą pavyko aptikti konkrečia galaktiką, kurioje žybsnis nustatytas.

Žinodami pliūpsnio šaltinį astronomai gali labai tiksliai paskaičiuoti jo energiją ir galiausiai pradėti siaurinti egzistuojančias teorijas.

Ir, šiuo atveju, stebėjimai sutapo su mažiausiai vienu dramatišku scenarijui: masyviu susidūrimu tarp dviejų viena aplink kitą besisukančių neutroninių žvaigždžių. Pliūpsnių prigimties nustatymas jau atrodė pasiekiamas ranka.

Tačiau praėjus kelioms savaitėms po šio atradimo Edo Bergeris ir Peteris Williamsas iš Harvardo universiteto suabejojo E.Keane‘o tyrimu.

E.Keane‘o išvados rėmėsi tuo, kas laikyta blėstančiais radijo bangų signalais, kurie, kaip manyta, atkeliavo iš neutroninių žvaigždžių susidūrimo vietos. Vis dėlto Harvardo mokslininkai teigė, kad greitųjų radijo bangų žybsnis su tuo neturėjo nieko bendro.

Jie dar kartą pasižiūrėjo į po, kaip manyta, neutroninių žvaigždžių susijungimo sekusį pliūpsnį ir atrado, kad tai buvo nepriklausomas reiškinys, sukeltas galaktikos pritemimo ir pašviesėjimo, kilusio dėl juodosios skylės, „ryjančios“ galaktikos dulkes.

Kitaip tariat, užuot buvusi greitųjų radijo bangų žybsnių šaltiniu, ši galaktika tiesiog atsirado prieš arba už pliūpsnio teleskopo matymo lauke. Kadangi pliūpsnis kilo ne iš galaktikos, greičiausiai jo šaltinis nebuvo ir besijungiančios neutroninės žvaigždės.

Yra ir dar viena problema su besijungiančių neutroninių žvaigždžių scenarijumi – greitieji radijo bangų žybsniai buvo kur kas aukštesni, nei turėtų sklisti iš neutroninių žvaigždžių.

Astronomai Arecibo observatorijoje Puerto Rike ištyrė pirmą kartą 2014-aisiais užfiksuotus signalus, ir nustatė, kad žybsniai per 16 dienų pasikartojo 11 kartų.

Galiausiai, šių metų kovą padarytas atradimas iškėlė dar daugiau abejonių tokia teorija. Astronomai Arecibo observatorijoje Puerto Rike ištyrė pirmą kartą 2014-aisiais užfiksuotus signalus, ir nustatė, kad žybsniai per 16 dienų pasikartojo 11 kartų.

Po šio atradimo buvo eliminuota didžioji dauguma teorijų. Iki tol visi radijo bangų žybsniai buvo atrasti pavieniui. Tai reiškė, kad jie galėjo būti generuojami per kataklizminius įvykius, kurie vyksta vos kartą, tokius kaip juodųjų skylių sprogimai arba neutroninių žvaigždžių susidūrimai.

Tačiau kadangi žybsniai pasikartodavo, masiniai tik kartą nutinkantys destruktyvūs kosmoso reiškiniai jų generuoti negalėjo.

Viena iš iškeltų teorijų, kuri paaiškina pasikartojančių pliūpsnių kilmę, yra jaunų puslarų– neutroninių žvaigždžių, kurios gali apsisukti vos per milisekundę. Bėgant laikui pulsarai praranda sukimosi energiją ir sulėtėja. Dalis šios energijos galėtų sukurti radijo bangų spinduliuotės pliūpsnius.

Kaip tiksliai pulsaras galėtų inicijuoti greitąjį radijo bangų spinduliuotės žybsnį, nėra aišku, tačiau tikrai žinoma, kad pulsarai gali generuoti trumpus spinduliuotės pliūpsnius.

Alternatyvus pliūpsnių energijos šaltinis galėtų būti ne neutroninių žvaigždžių sukimasis, o stiprus jų magnetinis laukas, kuris gali būti tūkstantį trilijonų kartų galingesnis nei Žemės.

Tokios aukštą magnetinį lauką turinčios neutroninės žvaigždės galėtų generuoti pliūpsnius labai panašiai, kaip Saulė sukuria saulės žybsnius. Kai neutroninės žvaigždės sukasi, magnetiniai laukai jų vainike persirikiuoja ir tampa nestabilūs. Galiausia, magnetinio lauko linijos išleidžia milžinišką kiekį energijos, kuri pagreitina krūvį turinčias daleles, kurios tuomet skleidžia radijo bangų signalus.

Šis neutroninių žvaigždžių magnetinio lauko paaiškinimas nėra toks egzotiškas ir atrodo gana realus, tačiau tyrimų sferoje vyrauja šališkumas, nes dauguma greituosius radijo bangų pliūpsnius tiriančių astronomų taip pat tiria ir neutronines žvaigždes, tad jie pasitiki savo pačių vertinimu.

Yra ir neįprastų žybsnius aiškinančių idėjų – kai kurie tyrėjai mano, kad mistiniai radijo signalai pasirodo, kai pulsarai atsitrenkia į asteroidus. O galbūt yra ir keletas atsakymų, kurių kiekvienas paaiškintų skirtingų greitųjų radijo bangų pliūpsnių prigimtį.

Nepriklausomai nuo to, kas juos sukelia, greitieji radijo bangų žybsniai gali tapti tikra palaima kosmologijai. Pavyzdžiui, jie gali padėti pamatuoti medžiagos kiekį Visatoje.

Per savo keliones radijo bangos susiduria su tarpgalaktine plazma, kuri pavėlina signalus priklausomai nuo jų dažnio. Šis atidėjimas leidžia ne tik nustatyti atstumą, bet ir suskaičiuoti, kiek elektronų yra tarp mūsų galaktikos ir radijo bangų signalo šaltinio.