Potężny FRB sprzed 8 miliardów lat uderzył w Ziemię. Może pomóc w rozwikłaniu tajemnicy ciemnej materii

Szybkie Rozbłyski Radiowe (FRB) to fenomen astronomiczny polegający na emisji krótkotrwałych, intensywnych impulsów fal radiowych, pochodzących z odległych galaktyk. Jedną z ich kluczowych cech jest ich potężna energia. W jednej milisekundzie emitują tyle energii, ile Słońce produkuje przez kilka tygodni. Na całe szczęście są na tyle daleko, że nie stanowią dla nas zagrożenia. Mogą natomiast zostać przez nas wykorzystane do innych celów. 

Potężny FRB sprzed 8 miliardów lat

Duże znaczenie dla świata nauki ma jeden z ostatnio zarejestrowanych szybkich rozbłysków radiowych, który dostał oznaczenie FRB 20220610A. Otóż jego źródło jest najdalszym, jakie zarejestrowaliśmy. Tym samym został on wyemitowany niezwykle dawno temu. Dokładniej rzecz biorąc mowa tu o odległości 8 miliardów lat świetlnych. Biorąc pod uwagę, że same rozbłyski poruszają się z prędkością światła, łatwo wydedukować, że jego emisja miała miejsce właśnie te 8 miliardów lat temu. 

Jego sygnał był na tyle silny, że australijski radioteleskop ASKAP zdołał go zarejestrować, mimo że trwał mniej niż milisekundę. Ten konkretny FRB jest również jednym z najbardziej energetycznych, emitując w ułamku sekundy ilość energii równą emisji naszego Słońca przez 30 lat. Mamy więc duże szczęście, że jego źródło nie było umieszczone bliżej nas, na przykład w jednym z sąsiednich układów gwiezdnych, a jego emisja nie nastąpiła kilka lat temu. 

Oczywiście samo zarejestrowanie tego potężnego FRB to dopiero początek badań. Określa to tylko jego moc i czas trwania. To jednak Very Large Telescope (VLT), czyli w wolnym tłumaczeniu Bardzo Duży Teleskop (uwielbiam tę nazwę) pomógł określić, skąd dokładnie pochodzi ten sygnał. Mowa tu o grupie niezwykle odległych galaktyk, które w tamtym okresie właśnie się ze sobą łączyły.  Jak zaznaczył Stuart Ryder z Macquarie University w Australii: 

Korzystając z zestawu anten ASKAP, byliśmy w stanie dokładnie określić, skąd nastąpił wybuch. Następnie użyliśmy VLT w Chile do poszukiwania galaktyki źródłowej, stwierdzając, że jest ona starsza i bardziej oddalona niż jakiekolwiek inne źródło FRB znalezione do tej pory.

Istnieje kilka teorii dotyczących pochodzenia FRB. Jedna z hipotez, przedstawiona w badaniach opublikowanych w październiku, sugeruje, że mogą one być inicjowane przez trzęsienia gwiazd, czyli zjawiska dające podobny efekt, jak trzęsienia ziemi, ale występujące na powierzchni gwiazd neutronowych. Te z kolei są pozostałościami po gigantycznych gwiazdach, których jądro się zapadało po śmierci, tworząc superciężką kulę zdegradowanej materii. Ta z kolei jest pozostałościami rozerwanych atomów. To jednak tylko hipoteza. Niepewność co do dokładnego pochodzenia tych szybkich rozbłysków sprawia, że pozostają one aktywnym obszarem badań naukowych.

FRB obali lub potwierdzi istnienie ciemnej materii

I jeśli uważacie, że powyższe zagadnienia są ultraciekawe, to oczywiście macie rację. Czas jednak na prawdziwą bombę: otóż dzięki FRB można potwierdzić istnienie ciemnej materii. Otóż ta jest swoistą protezą, którą wprowadzono, ponieważ wedle wszystkich modeli galaktyk te są zbyt lekkie, aby się utrzymać w kupie. Założono więc, że istnieje ciemna materia, która nie reaguje w niemal żaden sposób z klasyczną materią poza jednym wyjątkiem: grawitacją. 

Warto tutaj dodać, że wedle obliczeń aż 85% całej materii we Wszechświecie to właśnie ciemna materia. Istnieje jednak hipoteza, która neguje jej istnienie. Ta zakłada, że tak naprawdę 100% materii we Wszechświecie stanowi zwykła materia. Po prostu jest ona bardzo mocno rozproszona i nie potrafimy jej wykryć. Dochodzą tu jeszcze czarne dziury i inne obiekty, które nie emitują światła, więc nie możemy ich wykryć. To jednak wciąż tylko hipoteza. Dzięki FRB można ją jednak obalić, lub potwierdzić. 

Otóż tak bardzo odległe FRB oferują nowe podejście do ważenia Wszechświata poprzez pomiar ukrytej materii, co jest hipotezą mogącą wykluczyć istnienie ciemnej materii. Jean-Pierre Macquart, australijski astronom, w 2020 roku zademonstrował, że im dalej znajduje się FRB, tym więcej rozproszonego gazu ujawnia między galaktykami, co teraz jest znane jako zależność Macquarta. 

J-P wykazał, że im dalej znajduje się szybki wybuch radiowy, tym więcej rozproszonego gazu ujawnia między galaktykami. Jest to obecnie znane jako zależność Macquarta. Niektóre z ostatnich szybkich rozbłysków radiowych zdawały się łamać tę zależność. Nasze pomiary potwierdzają, że zależność Macquarta dotyczy ponad połowy znanego Wszechświata.

– Wyjaśnił Ryder.

Możliwe więc, że tego typu pomiary pozwolą odpowiedzieć na pytanie, czy domniemana ciemna materia ma rację bytu, czy też ta brakująca masa Wszechświata to po prostu niezwykle rozproszony gaz międzygalaktyczny, na który nawet nie zwracano do tej pory uwagi. Oczywiście wciąż mowa jest o przynajmniej kilku dekadach badań pod tym kierunkiem, a i to jeśli będziemy mieli szczęście, ponieważ oprócz zaangażowania samych naukowców potrzebujemy jeszcze współpracy ze strony odległych źródeł FBR – czymkolwiek by one nie były. 

Źródło: interestingengineering

Jako redakcja Android.com.pl bierzemy udział w ogólnopolskim badaniu preferencji użytkowników smartfonów. Będziemy zobowiązani, jeżeli poświęcisz jeszcze kilkanaście sekund na wypełnienie poniższej ankiety.