Asteroidit ja Kuolleet Tähdet: Avain Nopeiden Radiopurskeiden Mysteeriin
- Nopeat radiopurskeet (FRB) ovat voimakkaita, millisekunnin pituisia radioaaltojen purskeita, jotka vapauttavat energiaa, joka vastaa Auringon tuottoa useiden päivien aikana. Uusi tutkimus viittaa siihen, että ne voivat johtua asteroidien törmäyksestä neutronitähtien kanssa, mikä paljastaa niiden potentiaalisen alkuperän ja siihen liittyvän valtavan energian.
- Tutkimus ehdottaa, että FRB:t voivat johtua tähtienvälisten esineiden, kuten asteroidien tai komeettojen, törmäyksestä neutronitähtien, massiivisten tähtien ultratiheiden jäänteiden, kanssa. Näissä törmäyksissä vapautuu jopa 10^29 joulea energiaa, joka riittää toimittamaan ihmiskuntaa 100 miljoonaksi vuodeksi.
- Vaikka neutronitähtien ja tähtienvälisten objektien väliset törmäykset ovat harvinaisia Linnunradalla (tapahtuu noin kerran 10 miljoonassa vuodessa), neutronitähtien ja tähtienvälisten objektien valtava määrä universumissa tekee näistä tapahtumista riittävän yleisiä, jotta ne ovat yhdenmukaisia havaitun FRB:n nopeuden kanssa.
- Asteroidien ja neutronitähtien törmäysteoria selittää yksittäistapahtumia, mutta ei toistuvia FRB:itä, joihin saattaa liittyä neutronitähtien vuorovaikutusta asteroidivyöhykkeiden tai roskakenttien kanssa.
- FRB-mysteerin ratkaisemisen lisäksi tämä tutkimus korostaa mahdollisuuksia tutkia äärimmäistä kosmisen energian dynamiikkaa. Vaikka tällaisen energian valjastaminen on tällä hetkellä ihmisten kykyjen ulkopuolella, näiden prosessien ymmärtäminen voisi inspiroida uusia teknologioita ja syventää tietoa universumin perusvoimista.
Universumin valtavassa avaruudessa jotkin arvoituksellisimmista ilmiöistä ovat edelleen mysteerin peitossa. Niitä ovat nopeat radiopurskeet (FRB) – lyhyitä, voimakkaita radioaaltojen räjähdyksiä, jotka välähtävät kosmoksen poikki millisekunneissa ja vapauttavat yhtä paljon energiaa kuin aurinko päivinä.
Löydöstään vuonna 2007 nämä kosmiset signaalit ovat hämmentäneet tutkijoita ja herättäneet yli 50 teoriaa niiden alkuperästä.
Nyt uraauurtava tutkimus ehdottaa, että FRB:t voivat olla seurausta asteroidien törmäyksestä ultratiheisiin kuolleisiin tähtiin, jotka tunnetaan neutronitähtinä . Tämä löytö ei ainoastaan valaise yhtä tähtitieteen suurimmista mysteereistä, vaan myös vihjaa hämmästyttävästä energiapotentiaalista, joka on lukittu näihin kosmisiin törmäyksiin.
Mitä ovat nopeat radiopurskeet?
Nopeat radiopurskeet ovat ohikiitäviä radioaaltojen pulsseja, jotka kestävät millisekunnin murto-osasta muutamaan sekuntiin . Lyhyydestä huolimatta heillä on erinomaista lyöntiä.
Tuossa pienessä ikkunassa FRB voi lähettää energiaa, joka vastaa aurinkoa useiden päivien aikana. Nämä purkaukset on havaittu kaikista maailmankaikkeuden kulmista, ja joidenkin arvioiden mukaan taivaalla voisi esiintyä jopa 10 000 FRB:tä päivittäin.
Niiden alkuperä on kuitenkin pysynyt vaikeaselkoisena – tähän asti.
Uusi tutkimus, jota johtaa tutkijaryhmä, mukaan lukien Dang Pham Toronton yliopistosta , ehdottaa, että FRB:t voivat olla seurausta tähtienvälisten esineiden – asteroidien tai komeettojen – törmäyksestä neutronitähtien kanssa. Nämä äärimmäiset tähtien jäänteet, jotka ovat syntyneet massiivisten tähtien räjähdysmäisistä kuolemista, ovat yksi maailmankaikkeuden tiheimpiä esineitä.
Yksi teelusikallinen neutronitähtimateriaalia painaisi maan päällä 10 miljoonaa tonnia.
Niiden valtavat gravitaatio- ja magneettikentät tekevät niistä kosmisia voimalaitoksia, jotka pystyvät vapauttamaan käsittämättömiä määriä energiaa häiriötilanteissa.
Neutronitähtien ja asteroidien törmäysteoria
Ajatus siitä, että asteroidien törmäykset voisivat laukaista FRB:t, ei ole täysin uusi, mutta tämä tutkimus tarjoaa tähän mennessä vakuuttavimmat todisteet.
Tutkijat laskivat, että asteroidin törmäys neutronitähden kanssa voi vapauttaa jopa 10^29 joulea energiaa , mikä riittää kattamaan kaiken ihmiskunnan energiatarpeen 100 miljoonaksi vuodeksi. Asettaaksesi tämän perspektiiviin, kuvittele pudottavasi vaahtokarkkeja neutronitähden päälle.
Painovoima on niin voimakas, että vaahtokarkki kiihtyisi miljooniin kilometreihin tunnissa ja vapauttaisi törmäyksessä tuhannen vetypommin energiaa. Skaalaa se nyt asteroidiksi ja alat ymmärtää näiden tapahtumien laajuutta. (Aiheeseen liittyvä: NASA noutaa onnistuneesti ensimmäiset asteroidinäytteet OSIRIS-REx-avaruusaluksista .)
Mutta kuinka usein tällaisia törmäyksiä tapahtuu?
Ryhmä arvioi, että pelkästään Linnunradalla neutronitähti saattaa törmätä tähtienväliseen esineeseen kerran 10 miljoonassa vuodessa. Vaikka se kuulostaa harvinaiselta, harkitse tätä: On miljardeja neutronitähtiä hajallaan lukemattomissa galakseissa.
Kun otetaan huomioon tähtienvälisten kohteiden määrä – noin 10^27 pelkästään Linnunradassa – lasketaan yhteen.
Tutkijat havaitsivat, että näiden törmäysten nopeus universumissa on tiukasti linjassa FRB:iden havaitun taajuuden kanssa.
Kosminen energiapotentiaali
FRB-mysteerin ratkaisemisen lisäksi tämä löytö avaa kiehtovia mahdollisuuksia ymmärtää maailmankaikkeuden energiadynamiikkaa. Neutronitähdet ovat jo äärimmäisissä ympäristöissä, mutta niiden vuorovaikutus asteroidien kanssa voisi paljastaa vielä enemmän kosmoksen perusvoimista.
Esimerkiksi näissä törmäyksissä vapautuvaan energiaan vaikuttaa asteroidin koko ja neutronitähden magneettikentän voimakkuus.
FRB:itä tutkimalla tiedemiehet voivat saada käsityksen neutronitähtien ja niiden kanssa törmäävien tähtienvälisten esineiden ominaisuuksista. Lisäksi tämä tutkimus korostaa tulevien energialöytöjen mahdollisuuksia .
Vaikka neutronitähtien törmäyksen energian hyödyntäminen on paljon ihmiskunnan nykyisten kykyjen ulkopuolella, näiden prosessien ymmärtäminen voi inspiroida uusia teknologioita tai syventää olemassa olevaa tietämystä energian tuotannosta äärimmäisissä ympäristöissä.
Se on muistutus siitä, että universumi on täynnä hyödyntämätöntä potentiaalia, joka odottaa tutkimista.
Toistuvat FRB:t: Erilainen tarina?
Vaikka asteroidi-neutronitähtien törmäysteoria selittää yksittäistapahtumia, se ei ota huomioon toistuvia FRB:itä – purskauksia, jotka laukeavat useita kertoja.
Nämä toistuvat signaalit esiintyvät paljon nopeammin, joskus jopa kaksi pursketta tunnissa.
Tutkijat ehdottavat, että toistuviin FRB:ihin saattaa liittyä neutronitähtien törmäys asteroidivyöhykkeisiin tai roskakenttien kanssa yksittäisten tähtienvälisten esineiden sijaan. Tätä ajatusta tutkitaan edelleen, mutta se korostaa FRB:iden monimutkaisuutta ja lisähavaintojen tarvetta.
Kehittyneiden teleskooppien rooli
FRB-ilmaisujen lisääntyminen viime vuosina johtuu suurelta osin kehittyneistä radioteleskoopeista, kuten Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME). Vuonna 2017 lanseerauksensa jälkeen CHIME on havainnut tuhansia FRB:itä, mikä tarjoaa tutkijoille runsaasti analysoitavaa tietoa.
Tulevat projektit, kuten Canadian Hydrogen Observatory and Radio-transient Detector (CHORD) ja Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), lupaavat laajentaa ymmärrystä FRB:istä entisestään.
Seuraamalla FRB:itä takaisin isäntägalakseihinsa tähtitieteilijät voivat määrittää, tuottavatko tietyntyyppiset galaksit – kuten spiraalimaiset tai elliptiset – todennäköisemmin näitä purskeita.
Nämä tiedot voivat auttaa tarkentamaan asteroidi-neutronitähtien törmäysmallia ja valaisemaan FRB:iden kehitystä kosmisen ajan kuluessa.
