Arecibo teleskopas užfiksavo paslaptingą energingų radijo bangų pliūpsnį

Trumputis, galingas radijo bangų pliūpsnis, kurį užfiksavo Arecibo obervatorija Puerto Rike, galėtų sukelti perversmą paslaptingų kosminių signalų tyrimuose: iki šiol tokius signalus pavykdavo užfiksuoti tik teleskopu Australijoje, todėl būta abejonių dėl šių signalų kilmės.

Iki šiol užfiksuota mažiau nei dešimtis tokių signalų, kurių trukmė yra vos kelios tūkstantosios sekundės dalys. Signalai, vadinami „greitais radijo pliūpsniais“, yra kosminės paslaptys, kurios, panašu, atkeliauja iš labai tolimų Visatos gelmių. Tačiau nuo pirmo užfiksuoto pliūpsnio 2007 metais mokslininkai ne tik svarstė, koks kosminis objektas galėjo paleisti tokį neįtikėtinai ryškų, trumpalaikį radijo bangų impulsą, o ir ar apskritai šie impulsai yra kosminės kilmės.

„Teorijų prikurta daugiau, nei užfiksuota pliūpsnių“, – sakė Vakarų Virdžinijos universiteto (JAV) astronomas Duncanas Lorimeris, straipsnio, aprašančio pastarąjį pliūpsį, autorius. Jo publikaciją galima rasti „arXiv“ svetainėje, rašo „National Geographic“.

2012 metų lapkričio 2 dieną radijo bangų pliūpsnis susidūrė su Arecibo observatorija, kurioje veikia didžiausias pasaulyje vienos lėkštės radijo teleskopas. Ši 305 metrų skersmens lėkštė ir lyjant, ir saulei šviečiant, ir dieną, ir naktį, registruoja iš kosmoso sklindančias radijo bangas, o surinkti duomenys apdorojami ir perduodami mokslininkams analizuoti.

Tą dieną, 6:35 vietos laiku užfiksuotuose duomenyse matomas milžiniškas 3 milisekundes trukęs pikas. Skirtingai, nei radijo bangų pliūpsniai, svaidomi kai kurių pulsarų, šis pliūpsnis nepasikartojo. Jis tiesiog švystelėjo ir viskas. Įvykis, kuriam suteiktas kodas FRB 121102, buvo labai panašus į keletą ankstesnių įvykių – šis rinkinys yra visa mums žinoma ultratrumpų radijo pliūpsnių populiacija, kurią iki 2012 metų lapkričio registravo tik vienas vienintelis teleskopas pasaulyje, Australijoje.

Tačiau toks netikėtas ir nepasikartojantis pliūpsnis – ne vienintelė stebinanti charakteristika. Kur kas labiau stebina tai, iš kaip toli, manoma, šis signalas atkeliauja.

Paprastai radijo bangos sklinda šviesos greičiu. Tai reiškia, kad to paties objekto (pavyzdžiui, pulsaro) išmestos skirtingų ilgių bangos mus turėtų pasiekti vienu metu.

Bet kai atstumai yra pakankamai dideli, ši idėja jau nelabai galioja: ilgesnės, mažesnio dažnio bangos kosmoso erdve sklinda ne taip sėkmingai. Jonizuotų tarpžvaigždinių dalelių – daugiausiai elektronų – debesys sudaro kliūtis, kurios sulėtina ir nukreipia didesnio ilgio bangas, todėl joms tenka judėti vingiuotai. Už tai didesnio ilgio bangos tą patį kelią nukeliauja šiek tiek vėliau nei didesnio dažnio (arba mažesnio ilgio) bangos.

Šis bangų nukeliauto atstumo pasiskirstymas laike vadinamas „dispersija“ ir jis astronomams suteikia galimybę įvertinti, kokį atstumą bangos yra nukeliavę. Kuo didesnė dispersija, tuo daugiau tarpgalaktinių kliūčių pasitaikė šviesos kelyje. O kadangi mokslininkai mano žiną kiek kliūčių esama kosmose, jie pagal dispersiją gali apskaičiuoti apytikslį atstumą iki šaltinio ar bent jau pasakyti, ar šis šaltinis yra mūsų galaktikoje.

Jeigu astronomai teisingai interpretuoja Arecibo teleskopo užfiksuoto pliūpsnio duomenis, tuomet jis atkeliavo iš už daugybės milijardų šviesmečių. Kitaip tariant, tikrai ne iš Paukščių tako galaktikos. O iš kur tiksliai – nežinia.
Kornelio universiteto (JAV)astronomas Jimas Cordesas sakė: „Pliūpsnio šaltinis, vertinant įprastiniais standartais, yra be jokios abejonės egzotinis“.

Ultragreiti bangų impulsai buvo pavadinti jų atradėjo D. Lorimerio, 2007 metais aprašiusio pirmą tokį registruotą pliūpsnį, vardu. Šis pirmasis signalas, manoma, iki mūsų keliavo 3 mlrd. šviesmečių. Daugelis astronomų svarstė, jog tai galbūt yra koks nors artifaktinis, neegzistuojantis 64 metrų skersmens Parkeso observatorijos teleskopo radinys.

Vėlesniais metais skeptinis požiūris į pliūpsnis tik stiprėjo: 2010 metais Parkeso teleskopas registravo iš Žemės atsklidusius radijo bangų pliūpsnius, kurie metė dar ilgesnį abejonių šešėlį ant Lorimerio pliūpsnių. Šie žemiškos kilmės signalai, pavadinti perytonais, galėjo reikšti, jog ir pirmasis signalas, net jei jis iš tiesų nebuvo tiesiog teleskopo klaida, galėjo atkeliauti ir iš gerokai arčiau. Abejonių neišsklaidė ir 2012 metais Parkeso teleskopo užregistruotas kitas pliūpsnis.

Bet tą pačią vasarą trečią Lorimerio pliūpsnis buvo aptartas buvo aptartas Tarptautinės astronomų sąjungos generalinėje asamblėjoje Pekine (Kinija). Kai astronomai kitais metais šiuos pliūpsnius aprašė žurnale „Science“, jų buvo jau ketvertas. O iki 2013 m. liepos galo registruotų pliūpsnių kiekis pasiekė šešetą. „Parkeso observatorijoje užfiksuoti greiti radijo pliūpsniai, jei juos patvirtintų kitos observatorijos, būtų monumentalus atradimas, palyginamas su kosmologiniais gama spindulių pliūpsniais ir netgi pulsarais“, – anuomet sakė Caltech instituto (JAV) astronomas Shrinivas Kulkarni.

Didėjantis registruojamų pliūpsnių kiekis buvo naudingas siekiant įrodyti, kad signalai nėra atsitiktinės klaidos, tačiau fakto, jog visus juos užfiksavo vienas ir tas pats teleskopas, niekaip negalima buvo praleisti pro akis. Ir kol to paties reiškinio neužfiksavo kita observatorija, tol skeptikai turėjo rimtą pagrindą abejoti, ar tik signalai nebuvo teleskopo arba jo veikimo vietos ypatumas, o ne iš kosmoso atkeliavusios bangos.

„Jeigu sąžiningai, tai visai nėra blogas klausimas. Kai padaromas naujas atradimas, labai svarbu, kad jį patvirtintų skirtingos mokslininkų grupės, naudojančios kitokią įrangą“, – sakė pats D. Lorimeris.

Bet dabar Arecibo teleskopo užfiksuotas FRB 121102 signalas yra aiškus ženklas, jog Lorimerio pliūpsniai – tai ne Parkeso teleskopo užfiksuoti artifaktai, o taip pat – jog tai ne iš Žemės kilę signalai.

„Be abejo, labai džiaugiuosi tokiais įtikinamais kitos grupės rezultatais, gautais naudojant kitą observatoriją“, – sakė Mančesterio universiteto astronomas Michaelas Keithas, prie pastarųjų tyrimų neprisidėjęs.
Taigi, astronomams dabar reikia atsakyti į svarbų klausimą: iš kur gi atkeliavo pliūpsniais? Ir ką jie reiškia?

„Visada spėjau, kad jie – ne iš mūsų galaktikos. Bet šiuo metu tai tikrai ne daugiau nei hipotezė“, - sako D. Lorimeris.

Signalo dispersijos matavimai lyg ir bylotų, kad signalas atkeliavo iš už mūsų galaktikos ribų: elektronų, su kuriais teko susidurti pliūpsniams, yra gerokai daugiau nei galima būtų spėti esant tarp Žemės ir kitų Paukščių tako objektų, nors negalima paneigti įtarimo, kad spindulių kelyje pasitaikė koks nors ūkas, turėjęs įtakos išmatuotiems rezultatams. Pasak S. Kulkarni, spindulių šaltinis gali būti besisukančios neutroninės žvaigždės, priskiriamos RRAT (radio rotating transients) grupei – jų esama ir mūsų galaktikoje, jos gali išmesti pavienius impulsus ir nutiklti. Pasak Nacionalinės radijo astronomijos observatorijos mokslininko Scotto Ransomo, signalų trumpumas ir stiprumas yra ženklas, jog jie atkeliauja iš gana tankaus šaltinio – mokslininkas įtaria, kad jų šaltinis turėtų būti kažkas panašaus į neutroninę žvaigždę ar juodąją skylę.

Foto:
http://www.elektronika.lt/_sys/storage/2014/04/23/Arecibo_Observatory_Aerial_View.jpg