Titokzatos rádiójelek érkeztek egy halott galaxisból

Az univerzum mélységeiből számos olyan ősi galaxist ismerünk, amelyek teljes egészében inaktív, kihűlt csillagokból állnak, így „életjeleket” sem mutatnak már. Az egyik, tőlünk 11 milliárd fényévre fekvő csillagtemető azonban nagy energiájú titokzatos rádiójelek egész sorát bocsátotta ki viszonylag rövid idő alatt. Az asztrofizikusok egyelőre még csak találgatják, hogy mi állhat e gyors rádiókitörések hátterében.

Titokzatos rádiójelek érkeztek egy halott galaxisból, amit ismétlődő, nagy energiájú gyors rádiókitörésekként azonosítottak Fotó: NASA/JPL-CALTECH

A korai univerzum legelső galaxisai legalább kétszer olyan idősek, mint a 4,5 milliárd éve kialakult Naprendszer. Ezek között az ősi galaxisok között akadnak olyanok, amelyekben már megszűnt a csillagképződés és ezért inaktívnak tekinthetők. Azonban még egy ilyen halott galaxis is produkálhat váratlan és teljesen szokatlan „életjeleket”. Ilyenek azok a titokzatos rádiójelek is, melyekről az Astrophysical Journal Letters csillagászati szaklapban idén január 21-én publikált tanulmány szerzői számoltak be.

A mi galaxisunk, a Tejútrendszer ( a kép bal szélén) és a titokzatos rádiójelek forrása, a 11 milliárd fényévre lévő halott galaxis művészi ábrája Fotó: NASA/ESA, Z. Levy (STScI)

A titokzatos rádiójelek ezredmásodperc alatt annyi energiát szabadítottak fel, mint amennyit a Nap fél év alatt termel

Tarren Eftekhari, a Northwestern Egyetem csillagásza és kollégái egy, a Földtől 11 milliárd fényév távolságra fekvő halott galaxisból érkező rendkívül nagy energiájú gyors rádiójel sorozatot azonosítottak. Az ilyen típusú ultraerős és ultrafényes rádiójelek létezése csak 2007 óta ismert, amiket gyors rádiókitöréseknek ( Fast Radio Burst, FRB) neveztek el a csillagászok. E rejtélyes rádiójelek egyetlen ezredmásodperc alatt átlagosan annyi energiát sugároznak ki, mint amennyit a Nap magjában zajló termonukleáris fúzió szabadít fel fél év alatt. 

A képmontázson négy különböző galaxisban azonosított gyors rádiókitörés helyszínét jelzik a karikával jelölt területek  Fotó: ESA/Hubble

De olyan FRB-k is ismertek, amelyek rádiótartományban túlragyognak egy komplett galaxist. „Az eddig felfedezett több ezer FRB közül mindössze csak százról sikerült megállapítani, hogy pontosan melyik galaxisból érkeztek”- mondja Tarren Eftekhari, a tanulmány egyik szerzője. „ E galaxisok azonban intenzív csillagképződést mutatnak, emiatt gyakrabban fordulnak elő bennük szupernóva-robbanások is” – magyarázza az asztrofizikus, akit a Live Science tudományos hírportál idéz. A kutatók ugyanis azt feltételezik, hogy a szupernóva-robbanás lehet a gyors rádiókitörések egyik forrása.

Szupernóva-robbanás művészi ábrája  Fotó: AFP

Szupernóva-robbanás azoknál a nagy tömegű csillagoknál következhet be az életük végén, amelyek tömege meghaladja az úgynevezett Chandrashekar-határt, vagyis az 1,44 naptömeget. Szupernóva-robbanáskor a felrobbanó csillag luminozitása egy több milliárd csillagból álló átlagos galaxis fényességével vetekedhet. Csak szupernóva-robbanáskor jöhetnek létre a vasnál nehezebb elemek, így köztük az ezüst, vagy az arany is.

A tudomány jelenlegi álláspontja szerint a gyors rádiókitörések a legnagyobb valószínűséggel olyan fiatalabb galaxisokban fordulhatnak elő, amelyekben aktív csillagképződés zajlik, tehát gazdagok a csillagok kialakulásához szükséges csillagközi gáz és porfelhőkben. A most publikált felfedezés éppen emiatt számít rendkívülinek, mert a 2024 februárja és novembere között a kanadai CHIME rádiótávcső rendszer segítségével azonosított 22 gyors rádiókitörés forrása egy 11 milliárd éves halott galaxis peremvidéke volt.

Életre kelt egy halott galaxis?

Ez a megfigyelés, ami egy halott galaxisból származó gyors rádiókitöréseket azonosított azt sugallja, hogy ez eddigi elképzelésekhez képest az FRB-k keletkezési mechanizmusa sokkal összetettebb lehet az eddig feltételezetteknél - mondja Tarren Eftekhari, a publikáció társszerzője. "A felfedezésünk ellentétes ugyanis azzal a képpel, amit eddig az FRB-kről alkottunk"-fűzi hozzá az asztrofizikus. 

A nagy energiájú gyors rádiókitörések azonban még nem azt jelentik , hogy a halott galaxis is „feléledt”. 

A tanulmány másik társszerzője, Vishwangi Shah, a McGill Egyetem csillagásza szerint az FRB-k általában a galaxisok középpontjai közelében keletkeznek, így ez a nemrég azonosított 11 milliárd éves galaxis peremvidékén történt kitörés sorozat még különösebbnek számít. 

A rövid rádiókitörések (FRB) legnagyobb része távoli galaxisokból érkezik ( a kép illusztráció) Fotó: NASA/JPL-CALTECH

A gyors rádiókitörések eredetének megértését az sem könnyíti meg, hogy szinte kivétel nélkül több milliárd fényév távolságból érkeznek, vagyis főleg az univerzum korai időszakában lehettek jellemzők. Természetesen itt is akad kivétel, ami még tovább bonyolítja ezt a kérdést; 2020-ban ugyanis először sikerült azonosítani egy „közeli”, vagyis a saját galaxisunkban, a Tejútrendszerben történt gyors rádiókitörést. Míg a legtöbb FRB egyszeri jelenség, a halott galaxisból érkező jelek hosszú ideig tartó és ismétlődő gyors rádiókitörésekre utalnak, ami szintén szokatlan jelenség. A kutatók jelenleg még nem tudják pontosan, hogy mik állhatnak e titokzatos rádiójelek hátterében.

Ezzel kapcsolatban azt tartják a legvalószínűbbeknek, hogy:

• két idős csillag ütközése,
• vagy egy fehér törpe, vagyis egy kiégett csillagmag összeomlása okozhatta a kitöréseket.

A kutatók azt remélik, hogy az elkövetkező hónapokban a CHIME rádiótávcső rendszer továbbfejlesztésével lehetővé válik még több, akár több száz újabb gyors rádiókitörési jel és a forrásaik azonosítása, ami további támpontot adhat e rejtélyes rádióhullámok eredetének megfejtéséhez.