Szybkie rozbłyski radiowe (FRB) mogą pomóc mierzyć odległości we Wszechświecie

Astronomowie co jakiś czas obserwują na niebie nagły jasny błysk energii. Te trwające od kilku milisekund do kilku sekund, losowo pojawiające się sygnały zostały nazwane szybkimi rozbłyskami radiowymi (FRB). Badacze sugerują, że mogą posłużyć do mierzenia odległości we Wszechświecie.

Jak twierdzą naukowcy, obecnie wiodącą teorią jest to, że FRB są powodowane przez wysoko namagnesowane gwiazdy neutronowe znane jako magnetary. Dzięki obserwatoriom takim jak CHIME astronomowie są w stanie wychwycić wiele z nich, dzięki czemu możliwe będzie opracowanie nowego sposobu pomiaru tempa ekspansji kosmicznej.

Zdaniem astronomów, tempo kosmicznej ekspansji opisywane jest przez parametr Hubble’a, który możemy zmierzyć z dokładnością do kilku procent. Niestety, jak zaznaczają, różne metody pomiaru są obecnie nieprecyzyjne, a ich niepewności się pokrywają. Ta sprzeczność w wartościach znana jest jako napięcie Hubble’a. Kilka ponownych ocen istniejących metod wykluczyło błąd systematyczny, co sprawiło, że astronomowie szukają nowych, niezależnych sposobów pomiaru parametru Hubble’a.

Badanie opublikowane w serwisie arXiv, skupia się na wykorzystaniu szybkich rozbłysków radiowych jako miary Hubble’a. Badacze tłumaczą, że aby światło z FRB dotarło do nas, musi przebyć miliony lat świetlnych przez rozproszony ośrodek międzygalaktyczny i międzygwiezdny. Powoduje to rozproszenie częstotliwości światła. Wielkość rozproszenia widma znana jest jako miara dyspersji (DM), a im większa DM, tym większa odległość. Naukowcy dzięki temu mogą oszacować odległość do FRB. Aby jednak zmierzyć kosmiczną ekspansję, potrzeba również drugiej miary odległości i w badaniu zostało zaproponowane wykorzystanie soczewkowania grawitacyjnego.

Jak podają naukowcy, jeśli ścieżka światła FRB przechodzi stosunkowo blisko masywnego obiektu, takiego jak gwiazda, może być ona soczewkowana grawitacyjnie wokół obiektu. Na podstawie szerokości soczewkowania badacze mogą określić względną odległość obiektu od źródła szybkiego rozbłysku radiowego. Gdy światło FRB przechodzi z ośrodka międzygalaktycznego do gęstszego ośrodka międzygwiazdowego naszej galaktyki, występuje efekt rozjaśnienia znany jako scyntylacja, co daje kolejną miarę odległości. Dzięki geometrii naukowcy mogą następnie wyliczyć parametr Hubble’a.

Na podstawie swoich obliczeń astronomowie szacują, że pojedyncza obserwacja soczewkowanego FRB pozwoliłaby określić parametr Hubble’a z dokładnością do 6 proc. Przy trzydziestu lub więcej zdarzeniach, powinni oni być w stanie zwiększyć swoją precyzję do ułamka procenta niepewności.  Nowe metody obserwacji, takie jak ta, są jedynym sposobem na rozwiązanie problemu napięcia Hubble’a.

Emil Gołoś