A gyors rádiókitörések (fast radio burst, FRB) az ég minden irányából felénk érkező különféle jelek talán legkülönösebb példányai. Ahogy a nevük is mutatja, az FRB-k a Tejútrendszeren kívülről származó intenzív, rövid rádiólöketek, amelyek évmilliárdokat utaznak fénysebességgel, mire elérik a földi távcsöveket, majd pár ezredmásodpercre egy teljes galaxis intenzitásával villannak fel, hogy aztán eltűnjenek.
Az első FRB-t 2007-ben azonosították a szakértők egy 2001-ben rögzített adathalmazban, és azóta már közel 100 hasonló jelenséget figyeltek meg, amelyekről azonban még mindig nem tudni, hogy mi lehet a hátterükben. Ennek megfejtését rendkívüli módon megnehezíti a jelek jellege, vagyis hogy csak egyszer felvillannak, majd eltűnnek, ami igen problematikussá teszi visszakövetésüket, de gyakran pontos irányuk meghatározását is.
Kicsi a bors, de erős
Annyi az eddigi észlelésekből már kiderült, hogy a kitörések forrásai nagyon távoli objektumok. Ezt azért tudják a szakértők, mert a rádiójelek az űrben haladva szóródnak, ahogy interakcióba kerülnek a galaxisok és csillagok közötti ionizált gázzal, aminek nyomán frekvenciájuk szétterül, és az hosszabb hullámhosszú részek egyre inkább „késni” kezdenek a rövidebb hullámhosszakhoz képest. Attól függően, hogy ez mennyire érvényesül egy rádiójelben, meghatározható a hullámok által megtett távolság, és ez alapján az FRB-k nagyon messziről, több milliárd fényévnyi forrásokból indulnak útjukra.
Ez egyben azt is jelenti, hogy a jelforrások nagyon erősek. Az a tény pedig, hogy a jelek ennyire rövidek, azt sugallja, hogy apró objektumokból származnak. Az olyan nagy rendszerek ugyanis, mint például egy teljes galaxis, a tudomány jelen állása szerint egyszerűen nem képesek olyan organizáltan viselkedni, hogy ennyire éles pulzust bocsássanak ki.
A kozmikus jelek kapcsán általánosnak tartott szabály, hogy a sugárforrás átmérője nem lehet nagyobb annál, mint amekkora távolságot a fény a kibocsátott elektromágneses pulzus időtartama alatt megtesz. Egy egyetlen másodperces jel forrása ez alapján tehát kisebb mint 300 ezer kilométer. Az FRB-k esetében ez azt jelenti, hogy egy 1 ezredmásodperces pulzust egy pár tucat kilométernél nem nagyobb objektum generálhat. Amivel a kozmoszról alkotott jelenlegi ismereteink fényében erősen le is szűkül a potenciális gyanúsítottak köre:
ebben a mérettartományban ismereteink szerint csak kétfajta égitest létezik, amely ilyen jelekre lehet képes, a neutroncsillagok (amelyek átlagos átmérőjét 20 kilométerre teszik) és a csillagtömegű fekete lyukak (amelyek átmérője 12 kilométernél kezdődik).
Hogy ezek hogyan generálhatnak ilyen rádiókitöréseket, az azonban egyelőre rejtély.
Ismétlődő jelek és magnetárok
Az első nagy áttörés az FRB-k természetének megértésével kapcsolatban 2012-ben történt, amikor a kutatók először észleltek ismétlődő gyors rádiókitörést. Egy első jel után az űr látszatra ugyanazon pontjáról érkező második intenzív rádiójel lehetővé tette az FRB 121112 forrásának azonosítását: úgy tűnt, hogy a jelek egy 2,3 milliárd fényévnyire levő törpegalaxisból származnak.
A csillagrendszerben intenzív csillagkeletkezés folyt, és a jelek forrásaként egy sűrű, erős mágneses mezővel rendelkező csillagködöt azonosítottak. Mindezek alapján a szakértők azt mondták, hogy valószínűleg egy magnetár, azaz egy nagyon erős mágneses mezővel rendelkező neutroncsillag indíthatta útjukra a jeleket.
Egy egészen új, 2018-as észlelés azonban új kérdéseket vet fel a lassan formálódó elmélettel kapcsolatban, amelyet az FRB-k magyarázatára kezdtek kidolgozni a szakértők. A rádiójelet egy ausztrál rádiótávcső, a 36 antennás ASKAP detektálta. A távcső rengeteg adatot rögzít, amelyeket problematikus tárolni, így a csillagászok kifejlesztettek egy észlelési módot, amelyet kifejezetten a gyors rádiópulzusok detektálásra specializáltak. A rendszer ebben a módban 3,1 másodpercre őrzi meg a friss adatokat, amelyeket folyamatosan felülír az új információkkal. Ha a szoftver erős, rövid pulzust észlel, letölti ezt a rövid adatsort, és egy állandó tárhelyre menti, hogy a csillagászok megvizsgálhassák azt.
Az FRB 180924 is így került rögzítésre: a szoftver pontosan úgy működött, ahogy kell, és minden korábbinál több információt gyűjtött össze egy gyors rádiókitörésről. A rendszer rögzítette az apró időkülönbségeket, amelyekkel a nagy területen elszőrt 36 antenna a beérkező jelet észlelte, és ezek kombinálása révén sikerült meghatározni a rádiójel forrását.
Réges-régen, egy messzi-messzi galaxisban…
Az adatokat összevetve egy optikai égtérképpel kiderült, hogy a forrás helye a DES J214425.25−405400.81 katalógusjelű galaxis, amely a Gemini és a Keck távcsövek vizsgálata alapján 3,6 milliárd fényévre van a Földtől. A csillagrendszer formája alapján az elliptikus és spirálgalaxisok között átmenetet képező lentikuláris galaxisok közé tartozik, ami azt jelenti, hogy elég nagy méretű (körülbelül feleakkora, mint a Tejútrendszer), és nem tartalmaz sok gázt.
Ami viszont azt jelenti, hogy benne nem zajlik aktív csillagkeletkezés, így viszont valószínűtlen, hogy a rádiójel forrása egy magnetár volt.
A magnetárok ugyanis fiatal, gyorsan forgó neutroncsillagok, avagy pulzárok, amelyek akkor keletkeznek, amikor egy nagytömegű csillag élete végére érve felrobban. A nagytömegű csillagok viszont gyorsan felélik energiakészleteiket, így csak rövid ideig léteznek, vagyis ahhoz, hogy valahol magnetárok legyenek, aktív csillagbölcsőnek is lennie kell. A kérdéses galaxisban viszont a csillagpopuláció átlagéletkora 4 milliárd év felett van, ami a magnetárok létét meglehetősen valószínűtlenné teszi.
Elképzelhető persze, hogy a galaxisban a kevéske új csillag között keletkezett egy nagyméretű is, amely később magnetárrá vált, és ezt a jelet észlelték a kutatók, ennek azonban nagyon alacsony a statisztikai valószínűsége. Sokkal esélyesebbnek látszik, hogy egy másfajta jelenség áll a kitörés hátterében, talán egy idősebb pulzár, vagy egy egészen más égitest. Ezt alátámaszthatja az is, hogy a rádiójelek forrásaként azonosított eddigi két galaxis és az észlelt jelek is nagyon eltérőek, így nagyon könnyen előfordulhat, hogy teljesen eltérő eredetű jelenségekről van szó, vagy hasonló égitestek nagyon különböző folyamatai állnak a háttérben.
***
Az FRB-k eddigi története kísértetiesen hasonlít egy másik izgalmas jelenség, a gammakitörések felderítésére. Ezek közül is rengeteget megfigyeltek a szakértők, mire kiderült, hogy mi állhat a háttérben, és hogy nem egyetlen eseményről van szó, hanem sokféle folyamat (felrobbanó csillagok, neutroncsillag-ütközések stb.) útjukra indíthatja ezeket a jeleket. Az FRB-k kapcsán tett legfrissebb megállapítások tehát amellett, hogy sok új kérdést felvetnek a jelenséggel kapcsolatban, és „bezavarnak” az alakuló elméletbe, hosszú távon valószínűleg nagyban hozzájárulnak majd a rádiókitörések megértéséhez, még ha egyelőre nem is világos, hogyan illenek a képbe.
Az új észlelési technika pedig egyértelműen előrébb vihet a megfejtés felé vezető úton, hiszen bebizonyosodott, hogy az izolált, nem ismétlődő FRB-k eredetét is lehetséges meghatározni.
Ami óriási dolog, ha azt nézzük, hogy az egyszeri FRB-k jelen ismereteink szerint 30-szor gyakoribbak, mint az ismétlődő gyors rádiójelek. És ahogy sikerül egyre többet megtudnunk ezekről rövid pulzusokról, talán idővel fel más dolgok észlelésére is használhatjuk ezeket, hiszen a jeleket folyamatosan alakítják azon anyagok és mágneses terek, amelyeken áthaladnak. Így az FRB-k értelmezésével azon régiókról is újdonságokat tudhatunk meg, amelyek a sugárforrás és a Föld között terülnek el.
