Когато астрономите за първи път отбелязват откриването на бърз радиовзрив (FRB) през 2007 г. (известен още като Лоримерски взрив), те бяха изумени и заинтригувани. Този високоенергичен изблик на радиоимпулси, който продължи само няколко милисекунди, изглежда идва от нашата галактика. От това време астрономите са намерили доказателства за много FRB в предварително записани данни и все още спекулират какво ги причинява.
Благодарение на последващи открития и изследвания, астрономите сега знаят, че FRB са много по-често срещани, отколкото се смяташе досега. Всъщност, според ново проучване на екип от изследователи от Харвард-Смитсоновския център за астрофизика (CfA), FRBs могат да се появяват веднъж на секунда в рамките на наблюдаваната Вселена. Ако е истина, ФРБ могат да бъдат мощен инструмент за изследване на произхода и развитието на Космоса.
Изследването, озаглавено „Бърз радиовзрив се случва всяка секунда в цялата наблюдаема Вселена“, наскоро се появи през Астрофизичните списания, Изследването беше ръководено от Анастасия Фиалков, докторант и научен сътрудник в Института за теория и изчисление на CfA (ITC). Към нея се присъединиха проф. Ейбрахам Льоб, директорът на ITC и Франк Б. Беърд, младши професор по наука в Харвард.
Както бе отбелязано, FRB са останали нещо загадка откакто бяха открити за първи път. Не само причините им остават неизвестни, но и много за истинската им същност все още не се разбира. Както д-р Фиялков каза за сп. „Спейс“ по имейл:
„FRBs (или бързи радио изблици) са астрофизични сигнали с неопределен характер. Наблюдаваните изблици са кратки (или милисекундна продължителност), ярки импулси в радио частта на електромагнитния спектър (при честоти на GHz). Досега са наблюдавани само 24 спуквания и все още не знаем със сигурност кои физически процеси ги задействат. Най-правдоподобното обяснение е, че те се стартират чрез въртене на намагнетизирани неутронни звезди. Тази теория обаче трябва да бъде потвърдена. "
В името на своето проучване Фиалков и Льоб разчитат на наблюдения, направени от множество телескопи на повтарящия се бърз радиоизстрел, известен като FRB 121102. Този FRB е бил наблюдаван за първи път през 2012 г. от изследователи, използващи радиотелескопа Arecibo в Пуерто Рико, и оттогава е потвърдено, че идва от галактика, разположена на 3 милиарда светлинни години в посока на съзвездието Аурига.
След откриването му са открити допълнителни изблици, идващи от местоположението му, което прави FRB 121102 единственият известен пример за повтаряща се FRB. Този повтарящ се характер също е позволил на астрономите да проведат по-подробни проучвания за него, отколкото всеки друг FRB. Както каза проф. Льоб пред Space Magazine по имейл, тези и други причини го направиха идеална цел за тяхното проучване:
„FRB 121102 е единственият FRB, за който са идентифицирани хостваща галактика и разстояние. Това е и единственият повтарящ се източник на FRB, от който засега сме засекли стотици FRB. Радиоспектърът на неговите FRBs е съсредоточен върху характерна честота и не покрива много широка лента. Това има важни последици за откриваемостта на такива ФРБ, защото за да ги намери, радиаторната обсерватория трябва да бъде настроена на тяхната честота. "
Въз основа на това, което се знае за FRB 121102, Фиалков и Льоб проведоха серия от изчисления, които предположиха, че неговото поведение е представително за всички FRB. След това прогнозираха колко FRBs ще съществуват в цялото небе и определиха, че в рамките на наблюдаваната Вселена, FRB вероятно ще се провежда веднъж на секунда. Фиалков обясни:
„Ако приемем, че FRB се произвеждат от галактики от определен тип (напр. Подобно на FRB 121102), можем да изчислим колко FRB трябва да бъдат произведени от всяка галактика, за да се обяснят съществуващите наблюдения (т.е. 2000 на небе на ден). Имайки предвид това число, можем да заключим скоростта на производство за цялото население на галактиките. Това изчисление показва, че FRB се появява всяка секунда при отчитане на всички слаби събития. "
Въпреки че точната природа и произход на FRB все още са неизвестни - предложенията включват въртящи се неутронни звезди и дори извънземна интелигентност! - Фиалков и Льоб показват, че те биха могли да бъдат използвани за изучаване на структурата и еволюцията на Вселената. Ако наистина те се срещат с такава регулярна честота в целия космос, тогава по-отдалечените източници биха могли да действат като сонди, на които астрономите биха разчитали да преодолеят космоса.
Например, при огромни космически разстояния има значително количество интервенционен материал, който затруднява астрономите да изучават космическия микровълнов фон (CMB) - остатъчната радиация от Големия взрив. Проучванията на този интервенционен материал биха могли да доведат до нови оценки на това колко плътно е пространството - т.е. колко от него е съставено от обикновена материя, тъмна материя и тъмна енергия - и колко бързо се разширява.
И както посочи проф. Лоб, ФРБ могат да бъдат използвани и за изследване на трайни космически въпроси, например как завърши „Тъмната ера“ на Вселената:
„FRB могат да се използват за измерване на колоната от свободни електрони към техния източник. Това може да се използва за измерване на плътността на обикновената материя между галактиките в днешната Вселена. В допълнение, FRBs в ранните космически времена могат да бъдат използвани, за да разберат кога ултравиолетовата светлина от първите звезди разбива първичните атоми на водород, останал от Големия взрив, в съставните им електрони и протони. "
„Тъмната епоха“, настъпила между 380 000 и 150 милиона години след Големия взрив, се характеризира с „мъгла“ от водородни атоми, взаимодействащи с фотоните. В резултат на това радиацията на този период е неоткриваема от сегашните ни инструменти. Понастоящем учените все още се опитват да разрешат как Вселената е извършила прехода между тези "Тъмни векове" и следващите епохи, когато Вселената е била изпълнена със светлина.
Този период на "реионизация", който се проведе 150 милиона до 1 милиард години след Големия взрив, беше когато се образуваха първите звезди и квазари. Обикновено се смята, че ултравиолетовата светлина от първите звезди във Вселената пътува навън, за да йонизира водородния газ (като по този начин изчиства мъглата). Скорошно проучване също така предполага, че черните дупки, съществували в ранната Вселена, създават необходимите „ветрове“, които позволяват на това йонизиращо лъчение да избяга.
За тази цел FRB могат да бъдат използвани за проучване на този ранен период на Вселената и да определят какво разрушава тази „мъгла“ и позволява на светлината да избяга. Изучаването на много отдалечени ФРБ може да позволи на учените да проучат къде, кога и как е възникнал този процес на „реионизация”. Поглеждайки напред, Фиалков и Льоб обясниха как бъдещите радиотелескопи ще могат да открият много FRB.
„Бъдещите радиообсерватории, като квадратен километров масив, ще бъдат достатъчно чувствителни, за да открият FRB от първото поколение галактики на ръба на наблюдаваната вселена“, казва проф. Льоб. „Нашата работа осигурява първата оценка на броя и свойствата на първите проблясъци на радиовълни, които светнаха в детската вселена.“
След това е Канадският експеримент за картографиране на водородна интензивност (CHIME) в Астрофизичната обсерватория на Радио Доминион в Британска Колумбия, която наскоро започна да работи. Тези и други инструменти ще служат като мощни инструменти за откриване на FRB, които от своя страна биха могли да се използват за преглед на невиждани досега области на времето и пространството и за отключване на някои от най-дълбоките космологични мистерии.
„Ще открием, че телескоп от ново поколение (с много по-добра чувствителност от съществуващия) се очаква да види много повече FRB, отколкото това, което се наблюдава днес“, каза д-р Фиалков. „Това би позволило да се характеризира популацията на ФРБ и да се идентифицира техният произход. Разбирането на естеството на ФРБ ще бъде голям пробив. След като са известни свойствата на тези източници, FRB могат да бъдат използвани като космически маяци за изследване на Вселената. Едно приложение е да се проучи историята на реионизацията (космически фазов преход, когато между галактическият газ се йонизира от звезди). “
Това е вдъхновена мисъл, използваща природни космически явления като инструменти за изследване. В това отношение използването на FRB за изследване на най-отдалечените обекти в космоса (и колкото се може по-назад във времето) е нещо като използване на квазари като навигационни маяци. В крайна сметка, усъвършенстването на познанията ни за Вселената ни позволява да изследваме повече от нея.
