Več kot deset milijard let je skozi vesolje potoval skrivnosten radijski signal, ki je trajal le nekaj milisekund. Astronomi so ga zaznali že leta 2024, zdaj pa jim je vesoljski teleskop James Webb pomagal odkriti galaksijo, iz katere izvira. Največje presenečenje ni bila njegova oddaljenost, temveč nepričakovano majhna galaksija, v kateri je nastal.
Simbolična slika vesoljskega teleskopa James Webb in skrivnostnega radijskega signala iz oddaljene galaksije. (slika: Dnevne Novice / AI ilustracija)
James Webb je razkril izvor najbolj oddaljenega hitrega radijskega izbruha doslej.
Ko je radijski izbruh začel svojo pot proti Zemlji, našega Osončja še ni bilo. Vesolje je bilo staro približno tri milijarde let, številne galaksije pa so doživljale obdobje intenzivnega nastajanja zvezd. Iz tega oddaljenega časa prihaja FRB 20240304B, ki je astronomom ponudil redek vpogled v razmere zgodnjega vesolja. Rezultate mednarodne raziskave so 8. oktobra 2026 objavili v znanstveni reviji Science. O ugotovitvah je poročala tudi ameriška vesoljska agencija NASA.
Signal je trajal le nekaj milisekund, nato izginil
Zgodba se je začela 4. marca 2024, ko je radijski teleskop MeerKAT v Južni Afriki zaznal nenaden izbruh radijskih valov. Meritve so nakazovale, da prihaja iz izjemno oddaljenega dela vesolja, vendar astronomi sprva niso mogli zanesljivo določiti njegove oddaljenosti. Takšne pojave imenujemo hitri radijski izbruhi oziroma FRB (Fast Radio Burst). V zelo kratkem času lahko sprostijo ogromno energije v obliki radijskega sevanja. Nekateri se ponavljajo, drugi so bili doslej zaznani samo enkrat.
Čeprav jih znanstveniki preučujejo že skoraj dve desetletji, njihovega nastanka še vedno ne znajo povsem pojasniti. Pri tokratnem dogodku je bila dodatna težava izvorna galaksija. Položaj signala na nebu so poznali, vendar na tem območju z zemeljskimi optičnimi teleskopi niso mogli zanesljivo prepoznati galaksije, iz katere je prišel. Odgovor je prišel šele z opazovanji v infrardeči svetlobi.
Webb je odkril galaksijo, ki je presenetila astronome
Vesoljski teleskop James Webb je s kamero NIRCam razkril izjemno šibko galaksijo, njegov spektrograf NIRSpec pa je omogočil meritev rdečega premika. Ta astronomom pomaga ugotavljati, kako močno se je svetloba oddaljenih objektov raztegnila zaradi širjenja vesolja. Izmerjena vrednost 2,148 je pokazala, da je svetloba galaksije do Zemlje potovala približno 10,7 milijarde let.
Toda še bolj zanimive so bile njene lastnosti. Namesto velikega galaktičnega sistema so raziskovalci odkrili majhno pritlikavo galaksijo, katere ocenjena zvezdna masa je približno tisočkrat manjša od mase galaksij, v katerih običajno zaznavajo takšne izbruhe. Kljub temu je v njej nastajanje novih zvezd potekalo izjemno intenzivno. Po ocenah raziskovalcev bi lahko velik del njene zvezdne populacije nastal v približno 30 milijonih let.
Prav to ponuja namig o nastanku izbruha. Mlade, masivne zvezde lahko svoje življenje končajo v silovitih eksplozijah in za seboj pustijo objekte, sposobne ustvarjati nenavadne izbruhe sevanja. Pri raziskavi so sodelovali tudi znanstveniki Pariškega observatorija.
Je za skrivnostnim signalom magnetar?
Med najresnejšimi kandidati za nastanek hitrih radijskih izbruhov so magnetarji. Gre za posebne nevtronske zvezde z izjemno močnimi magnetnimi polji, ki lahko nastanejo po eksploziji masivne zvezde. V njihovem magnetnem okolju lahko pride do procesov, ki sprostijo velike količine energije. Astronomi so povezavo med magnetarji in nekaterimi radijskimi izbruhi že potrdili, vendar to še ne pomeni, da imajo vsi takšni pojavi enak vzrok.
Pri FRB 20240304B je teorija o mladem magnetarju posebej zanimiva zaradi intenzivnega nastajanja zvezd v njegovi izvorni galaksiji. Takšno okolje bi lahko omogočalo nastanek mladih nevtronskih zvezd. Dokončnega dokaza o povzročitelju izbruha še ni. Webb je razkril galaksijo, iz katere je signal prišel, ne pa neposrednega objekta, ki ga je sprožil.
Signal je na poti razkril še eno presenečenje
Pri opazovanju oddaljenih galaksij astronomi pravzaprav gledajo v preteklost. Svetloba potrebuje čas, da prepotuje ogromne razdalje, zato nam sodobni teleskopi razkrivajo vesolje, kakršno je bilo pred milijardami let. Takšna opazovanja niso omejena na radijske izbruhe. Med izjemnimi primeri Webbovega raziskovanja zgodnjega vesolja je tudi dogodek, povezan s supernovo, pri kateri je astronomom dragocene informacije prinesla svetloba, ki je do Zemlje potovala 11,7 milijarde let. Različni vesoljski pojavi tako razkrivajo razmere v obdobjih, ko naše Osončje še ni obstajalo.
FRB 20240304B pa je ponudil še drugačne informacije. Njegovi radijski valovi so med potovanjem prečkali območja ioniziranega plina, ki vpliva na širjenje različnih radijskih frekvenc. Iz teh sprememb lahko astronomi sklepajo o količini snovi na poti signala. Raziskovalci so pri analizi prepoznali vpliv dveh velikih kozmičnih struktur, med katerima je tudi bližnja jata galaksij v ozvezdju Device. Takšne meritve omogočajo raziskovanje redkega medgalaktičnega plina, ki ga je z običajnimi teleskopi težko neposredno zaznati. O pomenu ugotovitev so poročali tudi znanstveniki Univerze Kalifornije v Santa Cruzu.
Kaj bodo astronomi iskali v prihodnje?
Odkritje je pokazalo, kako pomembno je sodelovanje različnih observatorijev. MeerKAT je zaznal radijski izbruh in določil njegov položaj, James Webb pa je razkril izvorno galaksijo ter omogočil meritev njene oddaljenosti. Z novimi opazovanji bodo astronomi lahko preverjali, ali podobni dogodki pogosto nastajajo v majhnih galaksijah z intenzivnim nastajanjem zvezd. Več takšnih primerov bi pomagalo razlikovati med teorijami o njihovem izvoru in hkrati izboljšalo poznavanje snovi, razporejene med galaksijami.
FRB 20240304B je tako prinesel več kot samo nov rekord oddaljenosti. Znanstveniki so lahko izjemno oddaljen hitri radijski izbruh povezali z njegovo izvorno galaksijo in pridobili podatke o okolju, v katerem je nastal. Izvorna galaksija je zdaj znana, natančen vzrok izbruha pa ostaja nepojasnjen. Odgovor bi lahko prinesla prihodnja opazovanja podobnih dogodkov iz zgodnjega vesolja.