Včasih iz vesolja prejmemo nenavadne, skoraj srhljive radijske signale, ki jih astronomom še vedno ni uspelo dokončno pojasniti. Deloma zato, ker izginejo skoraj v istem trenutku, ko jih zaznamo.
Ti kratkotrajni pojavi, znani kot hitri radijski izbruhi (FRB, angl. Fast Radio Bursts), sodijo med najbolj skrivnostne dogodke v vesolju. V nekem smislu so še bolj srhljivi od domnevnih malih zelenih vesoljcev, ki naj bi imeli posebno veselje do izvajanja telesnih preiskav. Če bi bila pojava povezana, bi s tem elegantno razrešili kar dve veliki skrivnosti.
Toda hitri radijski izbruhi so kratki sunki radijskih valov, ki prihajajo iz oddaljenih predelov vesolja in običajno trajajo le drobne delčke sekunde – od tod tudi njihovo ime.
Zaradi njihove izjemne kratkotrajnosti in dejstva, da se naključno pojavljajo na različnih delih neba, je bilo skoraj dve desetletji po njihovem odkritju leta 2007 zelo težko ugotoviti, od kod pravzaprav izvirajo.
Zdaj pa so astronomi prišli do izjemno pomembnega odkritja.
Radijski signal, št. FRB 20240304B
Poročali so o doslej najbolj oddaljenem hitrem radijskem izbruhu, označenem kot FRB 20240304B. Gre za signal starodavne energije, ki se je sprostila v vsega tisočinki sekunde, nato pa potovala skozi kar 80 odstotkov zgodovine vesolja, preden je dosegla Zemljo.
NASA’s James Webb Space Telescope NIRCam (Near-Infrared Camera) detected the host galaxy of the fast radio burst FRB 20240304B, marked by the white cross. It was identified as a small dwarf galaxy actively forming stars. Image Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Themiya Nanayakkara (USYD); Image Processing: Joseph DePasquale
— Black Hole (@konstructivizm) October 9, 2026
"Hitri radijski izbruhi so zanimivi predvsem zato, ker ne vemo, kaj jih povzroča," pojasnjuje vodilna avtorica raziskave Manisha Caleb, radijska astronomka in astrofizičarka z Univerze v Sydneyju. "Imamo teorije o tem, kateri objekti bi jih lahko ustvarjali, vendar za zdaj nimamo dokončnih dokazov."
Eden najverjetnejših osumljencev je magnetar – posebna vrsta nevtronske zvezde z izjemno močnim magnetnim poljem.
Magnetarje si lahko predstavljamo kot nevtronske zvezde na steroidih. Imajo najmočnejša znana magnetna polja v vesolju, pri čemer je masa, primerljiva z maso celotnega Sonca, stisnjena v izjemno gosto kroglo velikosti približno zaliva San Francisco.
Toda tu naletimo na novo uganko.
Čeprav hitri radijski izbruhi nastajajo v nepredstavljivo ekstremnih razmerah in lahko v nekaj tisočinkah sekunde sprostijo toliko energije, kolikor je odda 500 milijonov Sonc, so v primerjavi z nekaterimi drugimi zvezdnimi eksplozijami razmeroma skromni.
Kot iskanje igle v kupu sena
Prav to je znanstvenike spodbudilo k oblikovanju številnih različnih razlag, zaradi česar je dokončna določitev njihovega izvora še težja.
"Temeljni razlog je v tem, da so količine sproščene energije razmeroma zmerne. Za radijsko sevanje so sicer izjemne, vendar se ne morejo primerjati z energijo supernove ali izbruha žarkov gama," je za ScienceAlert pojasnil J. Xavier Prochaska, astronom in astrofizik s Kalifornijske univerze v Santa Cruzu.
"Zato so teoretiki razvili skoraj sto različnih modelov, ki bi lahko pojasnili njihov nastanek. Mi, opazovalni astronomi, lahko modele le izključujemo, ne moremo pa jih dokončno potrditi. Če jih imamo sto, potrebujemo precej časa, da jih preverimo."
Signal iz obdobja kozmičnega poldneva
V raziskavi, objavljeni v ugledni znanstveni reviji Science, je obsežna mednarodna skupina astronomov s pomočjo več observatorijev preučevala skrivnostni radijski izbruh iz obdobja, imenovanega kozmično poldne.
To je bilo obdobje približno tri milijarde let po velikem poku, ko je nastajanje novih zvezd v vesolju doseglo vrhunec.
Astronomi so izbruh zaznali marca 2024 z radijskim teleskopom MeerKAT, ki ga sestavlja 64 anten in stoji v narodnem parku Meerkat v Južni Afriki. Nato so proti ustreznemu delu neba usmerili dva izjemno občutljiva zemeljska teleskopa, da bi odkrili galaksijo, iz katere je signal izviral.
Toda pričakala jih je zgolj tema.
Opazovali so tako globoko v vesolje, kot so jim dopuščale zmogljivosti teleskopov, vendar 'preprosto ni bilo ničesar videti', je povedal Prochaska.
Zato so na pomoč poklicali težko orbitalno artilerijo – za zdaj seveda le v prenesenem pomenu.
Uporabili so vesoljski teleskop Jamesa Webba (JWST), ki se ponaša z izjemno občutljivostjo za infrardečo svetlobo.
In če so raziskovalci pričakovali, da bodo odkrili velikana, so namesto tega našli palčka.
"Pričakovali smo veliko, dobro razvito galaksijo z ogromnim številom zvezd, namesto tega pa smo odkrili majhno pritlikavo galaksijo, v kateri so kljub temu intenzivno nastajale nove zvezde," pojasnjuje Caleb.
Izkazalo se je, da je ta pritlikava galaksija kar tisočkrat manj masivna, kot so pričakovali. Poleg tega je izjemno mlada. Kar 90 odstotkov njene zvezdne mase je nastalo v zadnjih 30 milijonih let.
Prav ta ugotovitev je astronomom pomagala zožiti seznam možnih povzročiteljev skrivnostnega radijskega izbruha. V ospredje je stopila teorija o magnetarju. A zakaj je ravno magnetar najverjetnejši vir signala?
Druga pomembna razlaga hitrih radijskih izbruhov temelji na trčenju dveh nevtronskih zvezd. Takšen kataklizmičen dogodek lahko povzroči nastanek črne luknje ali izjemno masivne nevtronske zvezde, ob tem pa nastanejo tudi velike količine težkih elementov, med drugim zlata. Toda nevtronske zvezde običajno krožijo druga okoli druge več milijard let, preden končno trčijo. Njuno dolgotrajno približevanje bi lahko primerjali s še vedno nekoliko sramežljivim parom na drugem zmenku. Takšen scenarij zato ni posebej smiseln v primeru zelo mlade galaksije, kakršno so odkrili astronomi.
Magnetarji pa lahko nastanejo in sprostijo svojo magnetno energijo že v nekaj milijonih let.
To je še posebej verjetno v galaksijah, kakršna je ta, kjer je razmeroma malo težjih kemijskih elementov in kjer nastajajo zelo masivne zvezde. Zato je magnetar trenutno eden najobetavnejših kandidatov za izvor tega starodavnega radijskega signala.
Radijski izbruhi kot svetilniki, ki razkrivajo skrito vesolje
Toda hitri radijski izbruhi niso zanimivi samo zaradi svojega skrivnostnega izvora.
Podobno kot dobri gostje tudi oni s seboj prinašajo darila – v tem primeru izjemno dragocene astrofizikalne informacije.
Čeprav svetloba potuje z največjo možno hitrostjo v naravi, to hitrost dosega le v vakuumu. Ko elektromagnetno valovanje potuje skozi snov, se lahko njegovo širjenje spremeni. In prav to se je zgodilo z obravnavanim radijskim izbruhom. Med potovanjem skozi vesolje je signal prečkal območja hladnega, ioniziranega oziroma električno nabitega plina, ki prežema vesolje. Ta plin je povzročil, da so radijski valovi nižjih frekvenc potovali počasneje od valov višjih frekvenc. Zato so nižje frekvence do Zemlje prispele nekoliko pozneje. Poleg tega je turbulenten plin, najverjetneje v galaksiji, iz katere je signal izviral, povzročil sipanje radijskega valovanja. Posledično se je prvotno izjemno kratek signal raztegnil na več milisekund.
Prav zaradi teh učinkov lahko astronomi hitre radijske izbruhe uporabljajo kot nekakšne vesoljske svetilnike, s katerimi raziskujejo sicer težko zaznavno snov med galaksijami. V tem primeru je signal med potovanjem skozi večino opazne zgodovine vesolja prečkal dve veliki kozmični strukturi, ki sta nanj pustili svoj značilen odtis.
Tako je astronomom pomagal razkriti doslej neznano skupino galaksij, oddaljeno približno 3,5 milijarde svetlobnih let. Hkrati je v sebi nosil tudi sled ioniziranega plina iz jate galaksij v Devici (Virgo). Gre za najbližjo veliko galaktično jato, oddaljeno približno 54 milijonov svetlobnih let od Zemlje.
Znanstveniki lahko torej s preučevanjem sprememb v radijskem signalu sklepajo o snovi in strukturah, skozi katere je ta potoval.
To pomeni, da hitri radijski izbruhi niso le skrivnostni dogodki, temveč tudi izjemno uporabna orodja za raziskovanje zgradbe vesolja.
Odkritje, ki odpira povsem novo poglavje astronomije
Pomen tega odkritja je še toliko večji, če upoštevamo, kako malo hitrih radijskih izbruhov so astronomi doslej uspeli povezati z njihovimi izvornimi galaksijami.
Raziskovalci v svoji študiji navajajo, da poznamo le približno 100 hitrih radijskih izbruhov, za katere je bila izvorna galaksija zanesljivo potrjena. Večina teh galaksij pa nam je več milijard svetlobnih let bližje od galaksije, iz katere izvira FRB 20240304B.
Novo odkritje zato ni zgolj češnja na vrhu astronomskega sladoleda. Je, slikovito povedano, kar povsem nova porcija sladoleda, postavljena na vrh prejšnje.
"Ker še vedno zelo slabo razumemo, kaj povzroča hitre radijske izbruhe, smo lahko doslej le upali, da so takšni pojavi obstajali že v tako zgodnjih obdobjih vesolja," je za ScienceAlert povedal Prochaska. "Zdaj smo dokazali, da so res obstajali. To odkritje bo spodbudilo nove, posebej usmerjene raziskave, s katerimi bomo iskali še več podobnih izbruhov – in pogledali še globlje v vesolje!"
Raziskava je bila objavljena v znanstveni reviji Science.
Vir: ScienceAlert
