Chińscy naukowcy proponują nową metodę badania szybkich błysków radiowych, aby pomóc rozwikłać tajemnicę tego źródła energii we wszechświecie

Zdjęcie: The Paper

Jest on w stanie określić ilościowo losową i chaotyczną naturę wybuchów i ujawnić zasadniczą różnicę między zachowaniem czasowo-energetyczną szybkich błysków radiowych a trzęsieniami ziemi, rozbłyskami słonecznymi i tym podobnymi.
Zachowanie czasowo-energetyczne szybkich rozbłysków radiowych zasadniczo różni się od trzęsień ziemi i rozbłysków słonecznych, a różnica ta podważa asterosejsmiczne pochodzenie szybkich rozbłysków radiowych. Opierając się na nowym wykresie fazowym, zespół odkrył, że szybkie wybuchy radiowe przemieszczały się w przestrzeni czasowo-energetycznej podobnie jak cząsteczki w tak zwanych ruchach Browna, to znaczy wykazywały wysoki stopień losowości. W przeciwieństwie do tego równie nieprzewidywalne trzęsienia ziemi i rozbłyski słoneczne wykazują znacznie większy chaos. Wysoce losowy charakter szybkich rozbłysków radiowych może wynikać z wielu mechanizmów lub kombinacji wielu miejsc emisji. Dzięki ogromnym możliwościom obserwacyjnym chińskiego teleskopu FAST w połączeniu z innowacyjnymi metodami analizy, przyszli naukowcy mogą być w stanie zupełnie wyodrębnić sygnały tajemniczych wybuchów w kosmosie, co ostatecznie może nawet ujawnić pochodzenie samego wszechświata. Ta praca badawcza została opublikowana jako artykuł przewodni 12 kwietnia 2024 roku w „Science Bulletin”, czyli kompleksowym czasopiśmie naukowym współsponsorowanym przez program „Excellence Action Plan for China's STM Journals".

Szybkie błyski radiowe FRB to krótkie i intensywne wybuchy fal radiowych z głębi wszechświata. Jak sugeruje ich nazwa, FRB mogą uwalniać ogromne ilości energii w tysięcznych częściach sekundy, wystarczające do zasilania ludzkiej cywilizacji przez biliony lat. Odkąd zostały zaobserwowane po raz pierwszy w roku 2007, szybkie wybuchy radiowe stale przyciągają uwagę naukowców na całym świecie ze względu na swoją tajemniczość i moc, a w 2023 roku badacze błysków zostali nawet nagrodzeni prestiżową Nagrodą Shawa w dziedzinie astronomii. Jednak jak dotąd nie wiemy, w jaki sposób generowana jest ta niewyobrażalna energia, a rozwiązanie tej tajemnicy może pomóc nam dokonać znaczących przełomów w astronomii, a nawet zatrząść fundamentami fizyki.

Chociaż nie wiadomo dokładnie, jak krótko emitowane są wybuchy radiowe, można przynajmniej spekulować na temat ich źródła, którym może być jakiś bardzo gęsty obiekt o niezwykle wysokiej gęstości energii, taki jak gwiazda neutronowa lub czarna dziura. Wiemy, że sygnały z gwiazd neutronowych bardzo stabilnie omiatają Ziemię w regularnych odstępach czasu niczym latarnia morska. Jeśli szybkie błyski radiowe są również emitowane przez takie obiekty, to czy możliwe jest zaobserwowanie reguły pojawiania się sygnałów szybkich błysków radiowych? To bardzo niefortunne, ale wszystkie wysiłki poprzednich badań zmierzające do znalezienia szybkich rozbłysków radiowych o okresach rzędu milisekund do sekund zakończyły się niepowodzeniem. Wymaga to od nas ponownego rozpatrzenia możliwego źródła emisji szybkich rozbłysków radiowych.

Ciała niebieskie również cierpią z powodu nieprzewidywalnych i pozornie chaotycznych procesów uwalniania energii, takich jak trzęsienia gwiazd i trzęsienia ziemi. Trzęsienia gwiazd w gęstych obiektach, zwłaszcza magnetarach charakteryzującymi się ekstremalnie silnymi polami magnetycznymi, zostały zasugerowane jako możliwy mechanizm wyzwalający szybkie błyski radiowe. Trzęsienia ziemi co prawda są chaotyczne i nieprzewidywalne, ale nie całkowicie przypadkowe. Po bardzo silnym wstrząsie sejsmicznym często następują stosunkowo słabe wstrząsy wtórne. Sugeruje to, że czas i energia trzęsień ziemi są skorelowane i nie są całkowicie przypadkowe. Wcześniejsze badania nie były w stanie ujawnić korelacji między dwoma podstawowymi zależnościami czasem pomiędzy błyskami i ich energią.

Nieprzewidywalność zdarzenia prawdziwego losowego, takiego jak rzut monetą, jest niezmienna. Nie możemy przewidzieć wyniku następnego rzutu monetą ani w ogóle żadnego, tylko na podstawie aktualnego wyniku. Z kolei system chaotyczny, taki jak klimat, może i wygląda chaotycznie, jak proces zupełnie losowy, ale jego nieprzewidywalność rośnie z czasem. Możesz spojrzeć w niebo i przewidzieć pogodę na następną sekundę, ale najlepszy system prognozowania na całej planecie ma trudności z dokładnym przewidywaniem pogody na tygodnie i miesiące od teraz. Im dłuższy czas, tym większa niedokładność, a właśnie to jest główną cechą charakterystyczną systemów chaotycznych.