Rýchle rádiové záblesky v špirálových ramenách Galaxií

  • Marcel Škreka | 4 Jún 2021
    Galaxie a hlboký vesmír
Astronómovia pomocou HST pozorovali dva krátke a silné rádiové záblesky v špirálových ramenách dvoch galaxií zobrazených vyššie. Dva obrázky vľavo sú úplné snímky každej galaxie. Dva digitálne vylepšené obrázky vpravo odhaľujú špirálovú štruktúru každej galaxie podrobnejšie. Katalógové názvy zábleskov sú FRB 190714 (hore) a FRB 180924 (dole). Bodkované oválne čiary na každom zo štyroch obrázkov označujú umiestnenie jasných rádiových vzplanutí. Kredit: SCIENCE: NASA, ESA, Alexandra Mannings (UC S
Astronómovia využívajúci Hubblov vesmírny ďalekohľad (HST) vysledovali polohy piatich krátkych a silných rádiových zábleskov v špirálových ramenách piatich vzdialených galaxií.

Tieto takzvané rýchle rádiové záblesky (fast radio bursts - FRB) vygenerujú za tisícinu sekundy toľko energie ako Slnko za rok. Pretože tieto pulzy trvajú veľmi krátko, vedci ich dokážu pozorovať len s veľkými ťažkosťami. Problém je v určení ich polohy a typu objektov, ktoré ich generujú. Astronómovia preto väčšinou nevedia, kde presne ich majú hľadať.

Nájdenie miest na oblohe odkiaľ tieto výbuchy prichádzajú a hlavne z akých galaxií pochádzajú je dôležité pri určovaní typov astronomických udalostí, pri ktorých vznikajú. K rozlúšteniu tohto problému prispelo pozorovanie ôsmich takýchto zdrojov pomocou Hubblovho ďalekohľadu.

Blesk v noci
Prvý FRB bol objavený v archívnych dátach zaznamenaných rádiovým observatóriom Parkes 24. júla 2001. Odvtedy astronómovia objavili takmer 1 000 FRB, ale ku konkrétnym galaxiám ich dokázali priradiť iba 15.
HST po prvýkrát nasnímal rádiové záblesky s vysokým rozlíšením. Päť z nich je lokalizovaných blízko alebo priamo v špirálových ramenách galaxií. Väčšina týchto galaxií je hmotná, relatívne mladá a stále v nich prebieha tvorba hviezd. Vedci takto získali lepšiu predstavu o tom, čo sa deje na mieste vzniku FRB.

Astronómovia priradili všetky FRB k hostiteľským galaxiám a identifikovali polohy ich vzniku. HST pozoroval jedno z miest FRB v roku 2017 a ďalších sedem v rokoch 2019 a 2020.
Študované galaxie existujú už miliardy rokov. Astronómovia ich preto vidia tak, ako keď mal vesmír asi polovicu súčasného veku. Mnohé z nich sú podobne hmotné ako naša Galaxia. Pozorovania sa uskutočňovali v ultrafialovom a blízkom infračervenom svetle pomocou Hubblovej širokouhlej kamery.

V ultrafialovom svetle žiaria mladé hviezdy pozdĺž ramien špirálových galaxií. Na zistenie, kde sídli staršia populácia hviezd a na výpočet hmotností galaxií použili vedci snímky v blízkej infračervenej oblasti.

Poloha, poloha, poloha
Snímky zobrazujú rozmanitosť štruktúry špirálovitých ramien, od pevne stočených po viac rozptýlené a rozloženie hviezd v nich. Špirálové ramená galaxie sledujú distribúciu mladých hmotných hviezd. Snímky z HST však ukazujú, že FRB nájdené v blízkosti špirálových ramien nepochádzajú z najjasnejších oblastí. Tieto obrázky pomáhajú podporiť domnienku, že FRB pravdepodobne nepochádza z najmladších a najhmotnejších hviezd.
Tieto informácie pomohli vedcom vylúčiť niektoré z možných zdrojov jasných vzplanutí vrátane niektorých typov supernov a explozívnych úmrtí najhmotnejších hviezd generujúcich záblesky gama. Ďalším nepravdepodobným zdrojom je zlúčenie dvoch neutrónových hviezd - vyhorených hviezdnych jadier, ktoré končia svoj život výbuchmi supernov.

Magnetické monštrá
Výsledky vedeckého tímu pri HST sú v súlade s vedúcim modelom, podľa ktorého FRB vznikajú pri vzplanutiach mladých magnetarov. Magnetary sú neutrónové hviezdy so silnými magnetickými poľami. Nazývame ich najsilnejšie magnety vo vesmíre s magnetickým poľom 10-biliónkrát silnejším ako má magnetka na dverách chladničky. Astronómovia minulý rok spojili pozorovania FRB spozorovaného v našej Galaxii s oblasťou, kde sa nachádza známy magnetar.
Vďaka svojim silným magnetickým poliam sú magnetary dosť nepredvídateľné. V tomto prípade sa predpokladá, že FRB pochádzajú zo vzplanutí mladého magnetaru. Hmotné hviezdy prechádzajú hviezdnym vývojom a stávajú sa z nich neutrónové hviezdy, z ktorých niektoré sú silne magnetizované. To vedie k vzplanutiu a magnetickým procesom na ich povrchoch, ktoré môžu emitovať rádiové žiarenie. Naša štúdia zapadá do tohto obrazu a vylučuje buď veľmi mladých, alebo veľmi starých pôvodcov FRB.

Pozorovania tiež pomohli vedcom posilniť predpokladanú súvislosť FRB s galaxiami s intenzívnou tvorbou hviezd. Predchádzajúce pozorovania nedosahovali dostatočné rozlíšenie, preto astronómovia nemohli vylúčiť možnosť, že FRB pochádzajú z trpasličej galaxie ukrývajúcej sa pri masívnej galaxii. V novej štúdii HST starostlivé spracovanie a analýza snímok  umožnili výskumníkom túto možnosť vylúčiť.

Aj keď sú výsledky Hubblovho teleskopu výborné, vedci potrebujú ďalšie pozorovania, aby vytvorili komplexnejší obraz o týchto záhadných zábleskoch a lepšie určili ich zdroj.