Az FRB 20190520B jelű ismétlődő gyors rádiókitörés fénye szokatlanul nagy mennyiségű anyagon haladt át, míg eljutott a Földig. Vajon magyarázatot adhatnak erre a több milliárd fényévre lévő azonosítatlan galaxishalmazok, amelyek elválasztanak bennünket a kitörés forrásától?

Művészi illusztráció egy gyors rádiókitörés sugárzásáról, amely egy távoli galaxisból indulva utazik a Föld felé. Útja során áthalad egy másik galaxis halóján, ami hatással van rá.  (ESO/M. Kornmesser; CC BY 4.0)

Egy asztrofizikai rejtély

A gyors rádiókitörések az univerzum legrejtélyesebb jelenségei közé tartoznak. Az erőteljes, ezredmásodpercnyi villanások többsége egyszeri, de előfordul, hogy egy gyors rádiókitörés megismétlődik, ami arra utal, hogy az esetek egy részében a forrás túlélheti a kitörést.

A gyors rádiókitörés sugárzása több millió vagy milliárd fényéves útja során megvilágítja a gázt és port, amin áthalad, így megvizsgálhatjuk az útjába eső anyagokat. Az anyagmennyiség, amely egy robbanás helye és a megfigyelő közötti térrészben található, befolyásolja azt az értéket, amit a kutatók a diszperzió mértékének neveznek. Egy gyors rádiókitörés diszperzióját úgy határozzák meg, hogy megmérik a legmagasabb és a legalacsonyabb frekvenciájú jelek beérkezése közötti időtartamot.

Az elsőként észlelt gyors rádiókitörés jele. Először a magasabb frekvenciájú sugárzás érkezik meg hozzánk, ezt követik az alacsonyabb frekvenciák. ([Wikipedia user Psr1909; CC BY-SA 4.0])

A sugárzás akárhol beleakadhat a kitörés legalacsonyabb frekvenciájú rádióhullámait késleltető anyagba – vagyis legnagyobb valószínűséggel szabad elektronokba – a hosszú út során: a forrás közvetlen közelében, abban a galaxisban, ahol a forrás található, a galaxisközi térben vagy akár saját galaxisunkban. A hely meghatározásához a kutatóknak átfogóbb megközelítést kell alkalmazniuk.

Egy szupererős kitörés vizsgálata

Az FRB 20190520B jelű ismétlődő gyors rádiókitörés diszperziója több mint kétszer nagyobb, mint amit egy ilyen távolságban lévő kitöréstől várnánk. Ez a szokatlanul nagy érték felkeltette Khee-Gan Lee (Kavli Institute) kutatócsoportjának érdeklődését. Ez a kutatócsoport dolgozik a gyors rádiókitöréseket vizsgáló FLIMFLAM (FRB Line-of-sight Ionization Measurement with Lightcone AAOmega Mapping) programon, amelynek célja, hogy feltérképezze a világegyetemben lévő látható anyag eloszlását a gyors rádiókitörések által felfedett galaxiscsoportok felkutatásával.

A kutatók spektroszkópiai vizsgálattal határozták meg az FRB 20190520B-vel egy látómezőben látszó galaxisok távolságát, és egy algoritmus segítségével azonosították a galaxiscsoportokat és halmazokat. Több galaxiscsoportot is találtak a látómezőben, köztük két galaxishalmazt, amely közvetlenül köztünk és az FRB 20190520B között található. Ezután számítógépes modellekkel becsülték meg az ezeket alkotó galaxisoknak és halóiknak a tömegét, így megállapították, hogy mennyiben járul hozzá a két köztes galaxishalmaz a kitörés diszperziójának mértékéhez.

Pillanatkép az FRB 20190520B jelű gyors rádiókitörés és a két köztes galaxis helyzetét bemutató interaktív ábrából. (Lee et al. 2023)

Felülbírált becslés

Az FRB 20190520B rendkívül nagy diszperziója alapján a korábbi kutatás a forrás galaxisának belső hatásait becsülte a legnagyobbnak az ismert gyors rádiókitörések közül, ezt pedig nehéz volt összeegyeztetni a galaxisról végzett többi megfigyeléssel. Most, a köztes galaxisok eloszlásának ismeretében az FRB 20190520B galaxisának a kutatók mérsékeltebb diszperziós értéket állapítottak meg, ami összhangban áll az egyéb megfigyelésekkel. Ez a tanulmány azt mutatja, hogy még akkor is fontos az összképre figyelnünk, ha egyetlen gyors rádiókitörést vizsgálunk.

Forrás: AAS Nova