eso1915hu — Tudományos közlemények

Titokzatos rádiókitörés világítja meg egy galaxis nyugodt halóját

2019. szeptember 26.

A csillagászok az ESO Nagyon Nagy Távcsövével (Very Large Telescope) most először észleltek egy gyors rádiókitörést, amelynek a fénye egy galaxis halóján át jutott el hozzánk. Ennek az ezredmásodpercnél rövidebb ideig tartó különös kitörési jelenségnek a rádióhullámai majdnem zavartalanul értek el a Földig, ami arra utal, hogy a haló meglepően kis sűrűségű, mágneses tere pedig gyenge. A megfigyelés új eszközt ad a csillagászok kezébe a titokzatos galaxishalók vizsgálatához.

A kutatók egy rejtélyes kozmikus jelenség segítségével vizsgálnak egy másik rejtélyes kozmikus jelenséget. Egy gyors rádiókitörést tanulmányoztak a kutatók, hogy többet tudhassanak meg egy nagy tömegű galaxis halójának diffúz gázanyagáról [1]. 2018 novemberében az Ausztrál Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) rádiótávcső elcsípte és lokalizálta az égbolton egy gyors rádiókitörés jeleit. Az esemény az FRB 181112 elnevezést kapta. Az ESO Nagyon Nagy Távcsövével (Very Large Telescope – VLT) és más műszerekkel ezt követően végzett kiegészítő mérések kimutatták, hogy a rádiójelek a Földig tartó útjuk közben áthaladtak egy nagy tömegű galaxist övező forró és híg gázhalón. Ennek tudatában a csillagászok a rögzített rádiójeleket vizsgálva a haló gázanyaga által benne hagyott nyomok után tudtak kutatni.
 
A gyors rádiókitörésből származó jelek felfedték a galaxist körülvevő mágneses tér, valamint a haló gázainak szerkezetét. Ez egyúttal egy, a haló gázainak vizsgálatára használható forradalmian új módszer próbája is volt” – magyarázza J. Xavier Prochaska, a csillagászat és asztrofizika professzora a kaliforniai Santa Cruz Egyeteméről, aki egyúttal az új eredményeket bemutató, a mai napon a Science című folyóiratban megjelent szakcikk vezető szerzője.
 
A csillagászok egyelőre még azt sem tudják, hogy milyen fizikai folyamatok okozzák ezeket a gyors rádiókitöréseket, mert még a hihetetlenül rövid időtartamú, ám rendkívül fényes jelenségek forrásgalaxisai közül is csak a közelmúltban tudtak néhányat azonosítani. „Amikor egymásra helyeztük az optikai és a rádiófelvételeket, egyből világos volt, hogy ennek a gyors kitörésnek a sugárzása áthatolt egy véletlenül éppen az útjába eső előtérgalaxis halóján. Ez az első ilyen megfigyelt esemény, és közvetlen lehetőséget biztosít számunkra a galaxist körülvevő, egyébként láthatatlan anyag vizsgálatára” – folytatja Cherie Day, az ausztrál Swinburne Műszaki Egyetem PhD hallgatója, a tanulmány társszerzője.
 
galaktikus halók mind sötét, mind hagyományos, barionos anyagot is tartalmaznak. Ez utóbbi elsősorban forró, ionizált gáz állapotban van jelen. Míg egy nagy tömegű galaxis csillagai által kijelölt fénylő tartományának átmérője mintegy 30 000 fényév, a közel gömbszimmetrikus eloszlású haló átmérője ennél tízszerte nagyobb is lehet. A halóból a galaxis központja felé hulló gázanyag csillagkeletkezést indíthat be. A haló tömegének utánpótlását a szupernóvák és egyéb folyamatok által kirepített anyag biztosítja. A csillagászok azért is szeretnék jobban megismerni a gázhalót, hogy többet tudjanak meg a kidobódási folyamatokról, amelyek miatt akár le is állhat a galaxisban a csillagkeletkezés.
 
Ennek a galaxisnak a halója meglepően nyugodt” – fejti ki Prochaska. – „A rádiójelek szinte zavartalanul hatoltak át rajta, ami szöges ellentétben áll a korábbi modelljeink előrejelzéseivel.
 
Az FRB 181112 jele néhány rövid rádióimpulzusból állt, melyek mindegyike mintegy 40 milliomod másodpercig tartott – ez a szempillantás 10 ezred része. Az impulzusok rövid időtartama felső határt szab a haló anyagsűrűségének, mivel sűrűbb közegben az impulzusok időben kiszélesednének, „szétfolynának”. A kutatók számításai szerint a haló anyagsűrűsége kevesebb mint 0,1 atom köbcentiméterenként. Ez csupán néhány száz atomot jelentene egy léggömb térfogatában [2].
 
Mint a forró nyári napon vibráló levegő, e nagy tömegű galaxis ritka légköre is eltérítené a gyors rádiókitörés sugarait. Ehelyett olyan éles impulzust fogtunk, mintha nem is volna ott egyáltalán semmi” – hoz hétköznapi hasonlatot a kutatócsoport egy másik tagja, Jean-Pierre Macquart, az ausztrál Curtin Egyetem Nemzetközi Rádiócsillagászati Központjának csillagásza.
 
A vizsgálatok nem mutatták ki hideg, turbulens gázfelhők, vagy kisebb, sűrűbb, hűvös anyagcsomók jelenlétét sem. Az FRB 181112 kitörés rádiójeleire hatott továbbá a halót átszövő mágneses tér is. Ez a tér is rendkívül gyenge – egy hűtőmágnes erejének milliárdod része csupán.
 
A csillagászok jelenleg, egyetlen galaktikus haló vizsgálatával a hátuk mögött még nem tudják megmondani, hogy az itt megfigyelt alacsony anyagsűrűség és gyenge mágneses térerősség vajon rendkívüli-e, vagy a galaktikus halók korábbi vizsgálatainak eredményei becsülték túl ezek mértékét. Prochaska arra számít, hogy az ASKAP és más rádióteleszkópok a jövőben további gyors rádiókitörések megfigyelése révén jó néhány további galaktikus halót tudnak majd hasonlóképp megszondázni, így fény derülhet azok valódi jellemzőire. „Ez a galaxis talán különleges” – töpreng el Prochaska. – „További néhány tíz, de inkább néhány száz, különféle tömegű és korú galaxishaló gyors rádiókitörés általi megfigyelése kell a teljes populáció feltérképezéséhez.” Az ESO VLT és társainak optikai kiegészítő mérései is fontosak lesznek a jövőben is, hogy a csillagászok megállapíthassák a rádiókitörések forrásgalaxisának távolságát, valamint azt, hogy a jelek áthaladtak-e egy előtérgalaxis halóján.

Megjegyzés

[1] A galaxisok hatalmas kiterjedésű, alacsony sűrűségű gázból álló halója messze túlnyúlik azok fénylő belső tartományán, ahol a csillagok ragyognak. Noha ez a forró diffúz gáz nagyobb tömeget képvisel, mint maguk a csillagok, a haló tanulmányozása mégis rendkívül nehéz.
 
[2] Az alacsony gázsűrűség a halóbeli hideg turbulens felhők jelenlétének lehetőségét is erősen korlátozza. A hűvös itt viszonylagos, mintegy 10 ezer °C-ot jelent, szemben a forró komponens egymillió fok körüli hőmérsékletével.

További információ

Az itt bemutatott tudományos eredményeket a szerzők 2019. szeptember 26-án publikálták a Science természettudományos szakfolyóiratban.
A kutatócsoport tagjai: J. Xavier Prochaska (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA és Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Japán), Jean-Pierre Macquart (International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University, Ausztrália), Matthew McQuinn (Astronomy Department, University of Washington, USA), Sunil Simha (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA), Ryan M. Shannon (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Ausztrália), Cherie K. Day (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Ausztrália és Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Ausztrália), Lachlan Marnoch (Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Ausztrália és Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Ausztrália), Stuart Ryder (Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Ausztrália), Adam Deller (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Ausztrália), Keith W. Bannister (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Ausztrália), Shivani Bhandari (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Ausztrália), Rongmon Bordoloi (North Carolina State University, Department of Physics, USA), John Bunton (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Ausztrália), Hyerin Cho (School of Physics and Chemistry, Gwangju Institute of Science and Technology, Korea), Chris Flynn (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Ausztrália), Elizabeth Mahony (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Ausztrália), Chris Phillips (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Ausztrália), Hao Qiu (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, University of Sydney, Ausztrália) és Nicolas Tejos (Instituto de Fisica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaiso, Chile).
 
Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Írország, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort  egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése fókuszál annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT) és annak világelső interferométere, a VLTI. Ez a világ legkorszerűbb látható hullámhosszakon üzemelő csillagászati obszervatóriuma. Paranalon továbbá két égboltfelmérő távcső is található. A világ legnagyobb égboltfelmérő teleszkópja, a VISTA az infravörös hullámhossztartományban működik, míg a VLT Égboltfelmérő Távcső az optikai hullámhosszak legnagyobb dedikált égboltfelmérő műszere. A Paranal Obszervatórium ad majd otthont a déli Cserenkov Távcsőhálózatnak, a világ legnagyobb és legérzékenyebb gamma-obszervatóriumának. Az ESO vezető résztvevő a Chajnantor-fennsíkon működő ALMA és APEX obszervatóriumokban, a jelenleg létező a legnagyobb csillagászati projektben. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39-méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Linkek

Kapcsolat

J. Xavier Prochaska
UCO/Lick Observatory — UC Santa Cruz
USA
Telefon: +1 (831) 295-0111
E-mail: xavier@ucolick.org

Cherie Day
Centre for Astrophysics and Supercomputing — Swinburne University of Technology
Australia
Telefon: +61 4 5946 3110
E-mail: cday@swin.edu.au

Mariya Lyubenova
ESO Head of Media Relations
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6188
E-mail: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso1915 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso1915hu
Név:FRB 181112
Típus:Early Universe : Galaxy : Activity : AGN
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS2
Science data:2019Sci...366..231P

Képek

Fantáziarajz egy gyors rádiókitörés sugarairól, amint a világűrön át eljutnak a Földig
Fantáziarajz egy gyors rádiókitörés sugarairól, amint a világűrön át eljutnak a Földig
Infografika az FRB 181112 útjáról a közbeeső galaktikus halón át
Infografika az FRB 181112 útjáról a közbeeső galaktikus halón át
VLT felvétel az FRB 181112 égi pozíciójának környezetéről
VLT felvétel az FRB 181112 égi pozíciójának környezetéről

Videók

ESOcast 207 Light: Titokzatos rádiókitörés világítja meg egy galaxis nyugodt halóját (4K UHD)
ESOcast 207 Light: Titokzatos rádiókitörés világítja meg egy galaxis nyugodt halóját (4K UHD)
Animáció az FRB 181112 gyors rádiókitörés jeleinek útjáról a világűrön át
Animáció az FRB 181112 gyors rádiókitörés jeleinek útjáról a világűrön át

Tekintse meg