Πρόσφατα, οι αστρονόμοι έκαναν μια εκπληκτική ανακάλυψη – μια μυστηριώδης και ισχυρή έκρηξη ραδιοκυμάτων έφτασε στη Γη αφού ταξίδεψε στο διάστημα για 8 δισεκατομμύρια χρόνια. Με το όνομα FRB 20220610A, είναι ένα από τα πιο απομακρυσμένα και ενεργητικά ραδιοσήματα που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.

Οι γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις (FRB), συμπεριλαμβανομένου του συγκεκριμένου, είναι εξαιρετικά έντονες λάμψεις ραδιοκυμάτων που διαρκούν μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου, ωστόσο η προέλευσή τους παραμένει πηγή μεγάλης ίντριγκας και αμηχανίας. Ακόμα δεν ξέρουμε τι ή ποιος στέλνει αυτές τις ενεργειακές εκρήξεις.

Η φύση αυτών των σημάτων αμφισβητεί την κατανόησή μας για το σύμπαν, καθώς μπορούν να προέρχονται από περιοχές πολύ πέρα ​​από τον Γαλαξία μας, υπονοώντας διαδικασίες και γεγονότα που μόλις αρχίζουμε να κατανοούμε.

Ο Δρ. Stuart Ryder, ένας αξιότιμος αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Macquarie στην Αυστραλία, είναι μεταξύ της αφοσιωμένης ομάδας επιστημόνων που εργάζονται επιμελώς για να ξεδιαλύνουν τα μυστήρια γύρω από αυτό το κοσμικό αίνιγμα.

Μέσω προηγμένων τεχνολογιών και συνεργατικών προσπαθειών, στοχεύουν στην αποκωδικοποίηση της προέλευσης και των συνεπειών αυτών των γρήγορων ραδιοφωνικών εκρήξεων, δυνητικά ξεκλειδώνοντας νέες γνώσεις για τις θεμελιώδεις λειτουργίες του σύμπαντος μας και τις δυνάμεις που το διαμορφώνουν.

Κατανόηση των γρήγορων ραδιοφωνικών εκρήξεων (FRB)

Οι γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις, ή FRB, είναι έντονες λάμψεις ραδιοκυμάτων που διαρκούν μόλις χιλιοστά του δευτερολέπτου. Ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 2007 και έκτοτε έχουν αιχμαλωτίσει την περιέργεια και τη γοητεία της επιστημονικής κοινότητας παγκοσμίως.

Για παράδειγμα, αυτό το πρόσφατο FRB εξέπεμπε ενέργεια ισοδύναμη με αυτή που παράγει ο ήλιος μας για πάνω από 30 χρόνια — και όλα αυτά σε λιγότερο από μια ανοιγοκλείδα.

Οι ερευνητές εικάζουν ότι αυτά τα κοσμικά γεγονότα μπορεί να συνδέονται με μαγνητάρια, τα εξαιρετικά ενεργητικά υπολείμματα που αφήνουν πίσω τους αστέρια που εκρήγνυνται.

Οι αστρονόμοι ανέπτυξαν το Αυστραλιανό Τετραγωνικό Χιλιόμετρο Συστοιχίας Pathfinder (ASKAP) για να ανιχνεύσουν την έκρηξη και να εντοπίσουν την προέλευσή της.

«Χρησιμοποιήσαμε τα πιάτα του ραδιοφώνου του ASKAP για να εντοπίσουμε επιδέξια από πού προήλθε η έκρηξη», λέει ο Δρ Ράιντερ.

Η αποκάλυψη δεν τελείωσε εκεί. Η ομάδα εντόπισε επίσης τον γαλαξία-πηγή χρησιμοποιώντας το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου, ανακαλύπτοντας ότι είναι παλαιότερος και πιο απομακρυσμένος από οποιαδήποτε άλλη πηγή FRB που βρέθηκε μέχρι σήμερα.

«Ζυγίζοντας» το σύμπαν με FRB

Είτε το πιστεύετε είτε όχι, αυτά τα φευγαλέα κοσμικά πυροτεχνήματα θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να «ζυγίσουμε» το σύμπαν. Υπάρχει μια ασυμφωνία μεταξύ της ποσότητας της κανονικής ύλης που μπορούμε να ανιχνεύσουμε και αυτού που οι κοσμολόγοι θεωρούν ότι πρέπει να υπάρχει. Θα μπορούσε η απάντηση να βρίσκεται έξω από το οπτικό μας φάσμα;

«Περισσότερο από το ήμισυ της κανονικής ύλης που θα έπρεπε να υπάρχει σήμερα λείπει», λέει ο καθηγητής Ryan Shannon. Προτείνει ότι αυτή η ύλη που λείπει μπορεί να κρύβεται στους απέραντους χώρους μεταξύ των γαλαξιών, όπου είναι πολύ ζεστό και διάχυτο για να το δούμε με συμβατικές μεθόδους.

Εισαγάγετε FRB. Η μοναδική τους ικανότητα να «αισθάνονται» το ιονισμένο υλικό σε σχεδόν κενό χώρο επιτρέπει στους επιστήμονες να μετρούν την ύλη που βρίσκεται μεταξύ των γαλαξιών.

Αυτή η μέθοδος, που καθιερώθηκε το 2020 από τον αείμνηστο Αυστραλό αστρονόμο Jean-Pierre Macquart, είναι τώρα γνωστή ως σχέση Macquart.

«Αυτή η ανίχνευση επιβεβαιώνει τη σχέση Macquart, ακόμη και για εκρήξεις στα μισά του γνωστού σύμπαντος», προσθέτει ο Ryder.

Νέα τηλεσκόπια θα ενταχθούν σύντομα στην έρευνα

Σχεδόν 50 FRB έχουν εντοπιστεί στην προέλευσή τους και περίπου οι μισοί ανακαλύφθηκαν χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο ASKAP.

Παρά τα άγνωστα αίτια αυτών των τεράστιων εκρήξεων, ένα πράγμα είναι βέβαιο: οι FRB είναι κοινά γεγονότα στον κόσμο και έχουν τεράστιες δυνατότητες να προωθήσουν την κατανόησή μας για το σύμπαν.

Ο καθηγητής Shannon πιστεύει ότι τα μελλοντικά ραδιοτηλεσκόπια, που βρίσκονται υπό κατασκευή, θα ανιχνεύουν χιλιάδες ακόμη FRB.

«Τα FRB είναι κοινά και υπόσχονται πολλά», λέει. «Θα μπορούσαμε να τα χρησιμοποιήσουμε για να δημιουργήσουμε έναν νέο χάρτη της δομής του σύμπαντος και να απαντήσουμε σε μεγάλα ερωτήματα σχετικά με την κοσμολογία».

Μυστήριο που λείπει

Το σύμπαν είναι τεράστιο, και μεγάλο μέρος του εξακολουθεί να μας μπερδεύει, ειδικά η διαφορά μεταξύ παρατηρήσιμης και θεωρητικής ύλης.

Αυτή η «λειπόμενη ύλη» αναφέρεται σε μια σημαντική ποσότητα που θα έπρεπε να υπάρχει σύμφωνα με τα σημερινά μας μοντέλα κοσμικής εξέλιξης, αλλά δεν έχει δει.

Αποδεικνύεται ότι η ορατή ύλη – όπως αστέρια, πλανήτες και γαλαξίες – αποτελεί μόνο περίπου το 5% του συνολικού περιεχομένου μάζας ενέργειας του σύμπαντος. Το άλλο 95% πιστεύεται ότι είναι η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια, τις οποίες δεν μπορούμε να εντοπίσουμε άμεσα. Αυτό το κενό εγείρει μερικά μεγάλα ερωτήματα σχετικά με το πώς είναι δομημένο και συμπεριφέρεται το σύμπαν.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η ύλη που λείπει μπορεί να υπάρχει σε μορφές που είναι δύσκολο να εντοπιστούν, όπως το αέριο υδρογόνο που επιπλέει στο διαγαλαξιακό μέσο.

Πρόσφατες μελέτες με προηγμένα τηλεσκόπια άρχισαν να βρίσκουν αυτά τα άπιαστα νέφη υδρογόνου, υποδηλώνοντας ότι ένα σημαντικό κομμάτι της ύλης του σύμπαντος θα μπορούσε να κρύβεται σε αυτή τη διάχυτη κατάσταση.

Το να καταλάβουμε ποια είναι αυτή η ύλη που λείπει και πού βρίσκεται είναι το κλειδί για να έχουμε μια πλήρη εικόνα της κοσμικής εξέλιξης και να τελειοποιήσουμε τα μοντέλα μας για το πώς λειτουργεί το σύμπαν.

Ευτυχώς, η ανακάλυψη των FRB και η ικανότητά τους να ανιχνεύουν την κρυμμένη ύλη θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε τον κόσμο. Όπως επισημαίνει ο καθηγητής Shannon, ακόμη και σε σχεδόν κενό χώρο, οι FRB μπορούν να «βλέπουν» ηλεκτρόνια και να μετρούν την παρούσα ύλη.

Συναρπαστικό μέλλον της έρευνας FRB

Με πιο προηγμένα ραδιοτηλεσκόπια στον ορίζοντα, το μέλλον της έρευνας FRB φαίνεται λαμπρό. Κάθε νέα ανίχνευση μας φέρνει πιο κοντά στην αποκάλυψη των μυστικών αυτών των ισχυρών κοσμικών γεγονότων.

Πέρα από τη χαρτογράφηση της δομής του σύμπαντος, τα FRB θα μπορούσαν να μας καθοδηγήσουν σε θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με την εσωτερική λειτουργία του σύμπαντος – ευθυγραμμίζοντας μας πιο κοντά με τις κοσμικές δυνάμεις και τα γεγονότα που διαμορφώνουν το σύμπαν μας.

Παρά την αυξανόμενη βάση γνώσεών μας, τα FRB παραμένουν ένα από τα μεγάλα μυστήρια του σύμπαντος. Καθώς οι ερευνητές μπαίνουν βαθύτερα στη μελέτη αυτών των κοσμικών αναλαμπές, ένα πράγμα γίνεται σαφές: γνωρίζουμε ακόμα πολύ λίγα για το σύμπαν στο οποίο ζούμε.