Misteriozni signal iz svemira starog 3 milijarde godina iznenadio astronome

Astronomi su otkrili najudaljeniji brzi radijski bljesak ikada zabilježen, čiji je signal nastao u vrijeme kada je svemir bio star svega tri milijarde godina. Otkriće je istraživačima omogućilo da zavire u daleku prošlost svemira, ali ih je posebno iznenadila galaksija iz koje je signal stigao. Riječ je o signalu označenom kao FRB 20240304B, koji je trajao samo hiljaditi dio sekunde, a do Zemlje je putovao kroz približno 80 posto dosadašnje historije svemira.

Brzi radijski bljeskovi, poznati kao FRB (Fast Radio Bursts), predstavljaju jednu od još nerazjašnjenih astronomskih pojava. To su izuzetno kratki, ali snažni impulsi radijskih valova koji dolaze iz udaljenih dijelova svemira. Od njihovog otkrića 2007. godine astronomi pokušavaju utvrditi šta ih proizvodi. Istraživanje je posebno zahtjevno jer se signali pojavljuju na različitim dijelovima neba i nestaju gotovo istog trenutka.

- Ono što brze radijske bljeskove čini zanimljivim jeste to što ne znamo šta ih stvara. Imamo teorije o objektima koji ih proizvode, ali nemamo konačne dokaze, objasnila je Manisha Caleb, radioastronomkinja i astrofizičarka sa Univerziteta u Sydneyu, koja je predvodila istraživanje.

uspijeh misijeNASA-in rover Perseverance oborio rekord u dužini vožnje na Marsu

Očekivali veliku galaksiju, pronašli nešto sasvim drugo

Međunarodni tim naučnika otkrio je signal u martu 2024. godine pomoću radioteleskopa MeerKAT, sistema od 64 antene smještenog u Južnoafričkoj Republici. Nakon registracije bljeska, istraživači su pokušali pronaći galaksiju iz koje je stigao, koristeći dva izuzetno osjetljiva zemaljska teleskopa. Međutim, na mjestu odakle je signal dopirao nisu uspjeli uočiti ništa.

- Posmatrali smo koliko god smo duboko mogli, ali jednostavno nije bilo ničega što bismo mogli vidjeti, rekao je J. Xavier Prochaska, astronom i astrofizičar s Univerziteta Kalifornija u Santa Cruzu.

Zbog toga su se istraživači okrenuli svemirskom teleskopu James Webb, čija je osjetljivost na infracrveno zračenje omogućila otkrivanje izuzetno udaljene i slabo vidljive galaksije. Rezultat je bio neočekivan.

- Mislili smo da ćemo pronaći veliku, dobro formiranu galaksiju s mnogo zvijezda, a umjesto toga otkrili smo malu patuljastu galaksiju, iako je aktivno stvarala zvijezde, kazala je Caleb.

Otkrivena galaksija ima približno hiljadu puta manju masu nego što su naučnici očekivali. Posebno je neobična njena mladost. Čak 90 posto ukupne zvjezdane mase nastalo je tokom posljednjih 30 miliona godina. Galaksija potječe iz perioda poznatog kao kosmičko podne, približno tri milijarde godina nakon Velikog praska, kada je stvaranje novih zvijezda u svemiru bilo na vrhuncu.

Magnetar kao mogući izvor misterioznog signala

Otkriće mlade galaksije pomoglo je naučnicima da suze izbor mogućih izvora radijskog bljeska. Jedan od glavnih kandidata jeste magnetar, posebna vrsta neutronske zvijezde s izuzetno snažnim magnetskim poljem. Takvi objekti mogu imati masu uporedivu s masom Sunca, sabijenu u prostor relativno malih dimenzija. Magnetari mogu osloboditi ogromne količine energije u veoma kratkom vremenu, a pojedini brzi radijski bljeskovi mogu emitovati energiju koja se poredi sa zračenjem stotina miliona zvijezda poput Sunca.

Ipak, u poređenju s eksplozijama supernova ili naletima gama-zračenja, njihova ukupna energija nije toliko velika. Upravo to otežava pronalazak jedinstvenog objašnjenja njihovog nastanka.

- Suštinski problem je što su uključene energije relativno skromne. Ekstremne su kada govorimo o radijskim valovima, ali nisu ni približne energiji supernove ili bljeska gama-zračenja, objasnio je Prochaska za ScienceAlert.

Dodao je da su teoretičari razvili gotovo stotinu različitih modela koji pokušavaju objasniti nastanak ovih signala.

- Mi koji se bavimo posmatranjima možemo samo odbacivati modele, nikada ih definitivno dokazati. A kada imate stotinu modela koje treba isključiti, potrebno je mnogo vremena, rekao je.

Druga mogućnost koju astronomi razmatraju jeste sudar dvije neutronske zvijezde. Takvi sudari mogu rezultirati nastankom crne rupe ili izuzetno masivne neutronske zvijezde, a tokom procesa mogu nastati i teški elementi, uključujući zlato.

Međutim, neutronskim zvijezdama obično su potrebne milijarde godina da se približe i sudare. Zbog toga ovaj scenarij manje odgovara izuzetno mladoj galaksiji u kojoj je otkriven FRB 20240304B. Magnetari, s druge strane, mogu nastati i osloboditi energiju tokom svega nekoliko miliona godina. Njihov nastanak posebno je moguć u galaksijama siromašnim težim hemijskim elementima, u kojima se formiraju masivne zvijezde.

Signal otkrio i nepoznate strukture u svemiru

Osim što pružaju informacije o svojim mogućim izvorima, brzi radijski bljeskovi astronomima omogućavaju proučavanje materije koja se nalazi između udaljenih galaksija i Zemlje. Dok signal putuje kroz hladan, električno nabijen gas u svemiru, radijski valovi različitih frekvencija ne stižu istovremeno. Valovi nižih frekvencija kasne za onima viših frekvencija, jer se kroz jonizovani gas šire drugačije nego kroz vakuum.

Turbulentni gas, najvjerovatnije u matičnoj galaksiji, dodatno je raspršio signal, produživši njegovo trajanje za nekoliko milisekundi. Analizom tih promjena istraživači mogu dobiti informacije o materiji kroz koju je radijski bljesak prošao. U ovom slučaju signal je na svom putovanju bio pod utjecajem dvije velike kosmičke strukture.

Pomogao je astronomima da identificiraju ranije nepoznatu grupu galaksija udaljenu približno 3,5 milijardi svjetlosnih godina. Istovremeno je nosio tragove jonizovanog gasa iz jata galaksija Virgo, koje se nalazi na udaljenosti od oko 54 miliona svjetlosnih godina od Zemlje.

Istraživači su analizirali i različite talasne dužine zračenja matične galaksije, uključujući one povezane s vodikom i kisikom. Na osnovu njihovog crvenog pomaka mogli su odrediti udaljenost galaksije i smjestiti je u period kosmičkog podneva.

Otkriće otvara mogućnost novih istraživanja

Astronomi su do sada potvrdili matične galaksije za približno stotinu brzih radijskih bljeskova. Većina tih galaksija nalazi se znatno bliže Zemlji od one iz koje je stigao FRB 20240304B. Zbog toga novo otkriće predstavlja važan korak u razumijevanju ovih kratkotrajnih signala i njihovog nastanka u ranom svemiru.

- Budući da još veoma malo razumijemo šta proizvodi brze radijske bljeskove, mogli smo se samo nadati da su postojali i u tako ranom periodu, rekao je Prochaska.

- Sada smo dokazali da jesu, a to će potaknuti nova, posebno usmjerena istraživanja kako bismo pronašli druge bljeskove i tragali na još većim udaljenostima, dodao je.

Rezultati međunarodnog istraživanja objavljeni su u naučnom časopisu Science.

Iako tačan mehanizam nastanka signala FRB 20240304B još nije potvrđen, njegova udaljenost, neobična matična galaksija i informacije koje je prenio kroz svemir pružaju astronomima nove mogućnosti za proučavanje evolucije galaksija i strukture ranog svemira.