Radiosignaaleja kolmen miljardin vuoden takaa – mystisten purkausten lähde selvisi

Kolmen miljardin valovuoden päässä sijaitsevan kääpiögalaksin keskustasta purkautuu radiosignaaleja, mutta mikä aiheuttaa radiosignaalipurkaukset?

tiede
Very Large Array -observatorio New Mexicossa.
Very Large Array -observatorio New Mexicossa.AOP

Avaruudesta kantautuvat voimakkaat radiosignaalipurkaukset ovat askarruttaneet tiedemaailmaa jo usean vuoden ajan. Nyt Cornellin yliopiston tutkijat ovat onnistuneet jäljittämään yhden erittäin voimakkaan radiosignaalin alkuperän kolmen miljardin valovuoden päässä sijaitsevaan kääpiögalaksiin.

Jopa 500 miljoonan auringon voimalla purkautuva pulssi on peräisin Ajomiehen tähdistössä sijaitsevasta kääpiögalaksista, jonka massa on vain sadasosa kotigalaksimme massasta.

– Näissä radiopurkauksissa täytyy olla valtava määrä energiaa, jotta ne ovat havaittavissa yli kolmen miljardin valovuoden päässä, sanoo tutkija Shami Chatterjee Cornellin yliopistosta.

Havainnoista on kirjoitettu muun muassa tiedejulkaisuissa Nature (siirryt toiseen palveluun) ja Astrophysical Journal Letters (siirryt toiseen palveluun).

Purkauksia avaruudesta vai observatorion keittiöstä?

Ihmiskunta tuli tietoiseksi nopeista radiosignaalipurkauksista eli FRB-purkauksista vuonna 2007, kun ryhmä astrofyysikoita kahlasi läpi australialaisen observatorion tietoarkistoa. Ryhmä huomasi, että observatorion kaukoputki oli havainnut elokuussa 2001 poikkeuksellisen voimakkaan energiapurkauksen, joka oli kestänyt vain muutaman sekunnin tuhannesosan.

Aluksi havaintoa epäiltiin yleisesti virheelliseksi. Myöhemmin purkauksia kuitenkin havaittiin lisää. Osa purkauksista tosin paljastui observatorion mikroaaltouunin aikaansaamiksi, mutta näyttöä myös todellisista FRB-purkauksista saatiin. Nykyisen arvion mukaan radiosignaalipurkauksia vaeltaa kosmoksen läpi päivittäin 5 000–10 000.

Tällä hetkellä tutkijat ovat onnistuneet havaitsemaan yhteensä 18 FRB-purkausta. Vain muutaman millisekunnin kestäviä rykäyksiä on vaikea havaita niiden nopeuden vuoksi. Radioteleskooppi täytyy olla suunnattu oikeaan paikkaan tasan oikeaan aikaan.

Tutkijoita onnisti marraskuussa 2012.

Pulssi nimeltään FRB121102

Arecibon observatoriossa Puerto Ricossa havaittiin marraskuussa 2012 radiosignaalipurkaus, joka toisin kuin aiemmat havaitut purkaukset toistui satunnaisesti. Signaali sai nimekseen FRB121102.

Toistuvuus mahdollisti signaalin tarkemman tarkastelun. Viime vuonna Cornellin yliopiston tutkijat suuntasivat kaikki New Mexicossa sijaitsevan Very Large Array -observatorion 27 lautasantennista kohti signaalia. Puolen vuoden ajanjakson aikana 25 metriä halkaisijaltaan olevat lautasantennit tekivät havaintoja noin 83 tunnin ajan. Tuossa ajassa ne havaitsivat yhteensä yhdeksän purkausta.

Nämä havainnot mahdollistivat FRB121102:n sijainnin tarkemman selvittämisen, jonka jälkeen tutkijat käänsivät Havaijilla sijaitsevan Geminin observatorion suuren teleskoopin kohti signaalin alkuperää. Näin he havaitsivat kääpiögalaksin.

Tämä jälkeen Euroopan tehokkaat radioteleskoopit suunnattiin kohti signaalin lähdettä. Kuin tilauksesta purkauksia alkoi ilmetä tasaisesti, minkä avulla tutkijat onnistuivat jäljittämään signaalin lähteen kääpiögalaksin keskustaan. Kuten monien kääpiögalaksien keskustassa myös tämän keskellä näyttää olevan massiivinen musta aukko.

Sijainti selvillä, entä syy?

Seuraavaksi tutkijoiden selvitettävänä on, mikä aiheuttaa tai paremminkin mikä aiheutti kolme miljardia vuotta sitten voimakkaat purkaukset. Vaihtoehtoja on useita.

Toistuva signaali voi olla peräisin galaksin keskellä sijaitsevasta mustasta aukosta, johon kappaleita sinkoutuu kiihtyvällä vauhdilla. Kyseessä voi myös olla tavallista voimakkaamman magneettikentän omaava neutronitähti, magnetar.

Kahden neutronitähden törmäys voisi aiheuttaa FRB-purkauksen, mutta signaalin toistuvuus poissulkee tämän selityksen. Tietenkin syynä voivat aina olla avaruusoliot.