Cea mai îndepărtată explozie radio rapidă e mai veche decât Pământul și dublează recordul

O explozie radio rapidă, un fulger de unde radio care durează câteva miimi de secundă, și-a părăsit sursa când universul avea aproximativ 3 miliarde de ani și a ajuns la un telescop din Africa de Sud după mai bine de 10 miliarde de ani. Este cea mai îndepărtată explozie radio rapidă urmărită vreodată până la galaxia-gazdă, la o distanță de peste două ori mai mare decât cea a deținătoarei recordului anterior. Semnalul a pornit la drum cu peste cinci miliarde de ani înainte de formarea Pământului.

Surpriza a venit când Telescopul Spațial James Webb a identificat locul din care provenea. Astronomii se așteptau la o galaxie mare și matură. În schimb, sursa este o galaxie pitică slab luminoasă, de aproximativ 1.000 de ori mai puțin masivă decât anticipase echipa, care pare să-și fi format majoritatea stelelor într-un episod scurt și violent. Această mică galaxie-gazdă tânără reprezintă acum unul dintre cele mai solide indicii de până acum despre ceea ce produce aceste fulgere.

Au fost detectate mii de explozii radio rapide, însă doar circa o sută au fost asociate cu o anumită galaxie, iar aproape toate se află relativ aproape de noi. Noua explozie, catalogată drept FRB 20240304B, împinge această hartă în cea mai intensă perioadă de formare stelară din istoria cosmică.

Lecturi recomandateUn al treilea strămoș se ascundea în ADN-ul japonez și destramă povestea celor două origini

„Ceea ce face exploziile radio rapide interesante este faptul că nu știm ce le generează”, a spus Manisha Caleb de la University of Sydney, care a coordonat studiul. „Avem teorii despre ce obiecte le produc, dar nu avem dovezi concludente.”

Cum au descoperit o antenă radio și Webb o galaxie pe care nimeni nu o putea vedea

Explozia a fost captată de MeerKAT, o rețea de 64 de antene radio din regiunea Karoo, Africa de Sud. Un sistem de căutare numit MeerTRAP, condus de Ben Stappers de la University of Manchester, analizează datele în timp real pentru a identifica impulsuri luminoase izolate. Acesta se ridica de peste 100 de ori deasupra zgomotului de fond, iar rețeaua i-a stabilit poziția cu o precizie de o fracțiune de secundă de arc, în constelația Leul.

Primul indiciu privind distanța sa a venit chiar din semnal. Undele radio care traversează gazul rarefiat dintre galaxii încetinesc ușor, iar frecvențele mai joase încetinesc mai mult, astfel că o explozie ajunge sub forma unei baleieri de la tonuri înalte la tonuri joase. Astronomii numesc amploarea acestei întârzieri măsură de dispersie. Pentru această explozie, ea a fost de aproximativ 2.458 de unități, mult peste valoarea celor mai multe explozii cunoscute și un semn că semnalul traversase o coloană enormă de gaz.

Acest număr oferă doar o distanță aproximativă. Pentru o valoare reală este nevoie de galaxia-gazdă și de spectrul ei, iar studiile arhivate ale cerului nu au arătat nimic în acea poziție. Nici o oră de imagini profunde realizate cu telescopul Keck I din Hawaii, nici imaginile în infraroșu de la MMT Observatory din Arizona nu au dezvăluit ceva. Galaxia era prea slabă pentru cele mai mari telescoape de la sol.

Așadar, echipa a solicitat timp de observație pe Webb. Camera sa în infraroșu apropiat a distins o pată de magnitudinea 28, la circa 0,3 secunde de arc de poziția exploziei, iar un test statistic a indicat o probabilitate de 97,5% ca explozia să provină de acolo. Spectrograful Webb pentru infraroșu apropiat a surprins apoi lumina hidrogenului și oxigenului strălucitoare din galaxie, întinsă de expansiunea universului până la o deplasare spre roșu de 2,148. Aceasta plasează explozia în perioada pe care astronomii o numesc amiaza cosmică, când galaxiile formau stele mai rapid decât în orice moment anterior sau ulterior.

Ce înseamnă recordul în cifre

Deținătoarea recordului anterior, o explozie captată de telescopul australian ASKAP, se afla la o deplasare spre roșu de aproximativ 1,016, iar lumina sa călătorise circa 8 miliarde de ani. Noua explozie depășește de mai mult de două ori această deplasare spre roșu. În cuvintele articolului științific, semnalul „sondează gaz ionizat de-a lungul a aproximativ 80% din istoria cosmică”.

Energia sa se situează la capătul superior al intervalului observat pentru aceste evenimente. Sky & Telescope a exprimat-o în termeni familiari: mai multă energie decât emite Soarele într-un an, concentrată într-un fulger mai scurt decât o clipire.

Galaxia-gazdă este partea cea mai ciudată. Estimarea echipei îi plasează masa stelară la ordinul a 10 milioane de mase solare, o fracțiune minusculă din stelele Căii Lactee. Gazul său conține doar aproximativ 10 până la 20% din proporția Soarelui de elemente mai grele decât heliul și formează stele mult mai repede decât ar face-o în mod normal o galaxie de dimensiunea sa. Cercetătorii estimează că majoritatea stelelor sale s-ar fi putut forma în aproximativ 30 de milioane de ani.

„Am crezut că va fi o galaxie mare, bine formată, cu multe stele”, a spus Caleb. Stappers a formulat lucrurile mai direct: „Gazda iese în evidență în întregul eșantion de galaxii pe care îl avem. Și nu era ceea ce ne așteptam să găsim.”

De ce o galaxie mică și tânără indică un posibil vinovat

Cele două explicații principale fac predicții diferite despre locurile în care ar trebui să apară exploziile. Una susține că provin de la magnetari, stele neutronice cu câmpuri magnetice de miliarde de ori mai puternice decât cei mai puternici magneți construiți pe Pământ, născute atunci când stele masive se prăbușesc. Aceștia se formează în câteva milioane de ani de la stelele care îi creează. Cealaltă susține că unele explozii provin din ciocniri ale stelelor neutronice, care pot avea nevoie de miliarde de ani pentru a se apropia în spirală una de cealaltă și, prin urmare, tind să apară în galaxii mai vechi.

O galaxie care s-a construit în câteva zeci de milioane de ani lasă puțin loc pentru varianta lentă. „Munca noastră sugerează că este foarte puțin probabil ca această FRB să fi fost produsă de o fuziune”, a spus Caleb. Gazul sărac în metale tinde, de asemenea, să producă mai multe stele foarte masive, de tipul celor care lasă în urmă magnetari. În propria noastră galaxie, magnetarul SGR J1935+2154 a produs deja explozii slabe de același tip.

Semnalul a păstrat și o evidență a tot ceea ce a traversat. Traiectoria sa intersectează Roiul Fecioarei, grupul gigantic de galaxii aflat la circa 54 de milioane de ani-lumină, și trece aproape de un grup de galaxii necunoscut anterior, la o deplasare spre roșu de 0,31, la aproximativ 3,5 miliarde de ani-lumină de noi. Echipa estimează că aceste două structuri explică cea mai mare parte a întârzierii suplimentare din semnal.

Ce nu lămurește această descoperire

O explozie înseamnă un singur punct de date. Legătura cu magnetarii este cea mai firească interpretare a acestei galaxii-gazdă, însă cercetătorii subliniază că nu reprezintă o dovadă și că nu înseamnă că fiecare explozie radio rapidă are aceeași origine.

Proprietățile galaxiei vin cu marje largi de eroare. Masa sa, conținutul de metale și istoricul formării stelare sunt estimări de model extrase din câteva imagini Webb și un spectru al unui obiect aflat la limita detectării. Foarte puține galaxii-gazdă ale unor explozii, atât de slabe, au fost studiate la orice distanță, așa că este greu de spus dacă această galaxie este neobișnuită sau pur și simplu prima de acest fel pe care studiile anterioare au ratat-o.

Echipa susține că descoperirea nu a fost o întâmplare. MeerKAT este în prezent singurul instrument de căutare a exploziilor suficient de sensibil pentru a vedea atât de departe, iar cercetătorii prevăd că aproximativ 6,3% dintre exploziile din studiul său principal ar trebui să provină de dincolo de o deplasare spre roșu de 2. Doar mai multe detecții vor putea testa această predicție. „Orice colecție mare începe cu un singur exemplar”, a spus Joeri van Leeuwen de la Netherlands Institute for Radio Astronomy, care nu a fost implicat în cercetare.

Întrebări frecvente despre cea mai îndepărtată explozie radio rapidă

Ce este o explozie radio rapidă?

O explozie radio rapidă este un fulger de unde radio care durează câteva milisecunde și care, în cele mai luminoase cazuri, poate transporta la fel de multă energie cât emite Soarele într-un an. Prima a fost descoperită în 2007. Sursa lor rămâne încă dezbătută.

Cât de departe se află cea mai îndepărtată explozie radio rapidă?

FRB 20240304B se află la o deplasare spre roșu de 2,148. Semnalul său a călătorit mai bine de 10 miliarde de ani și și-a părăsit galaxia când universul avea aproximativ 3 miliarde de ani. Aceasta înseamnă mai mult decât dublul deplasării spre roșu a deținătoarei recordului anterior.

Provoacă magnetarii explozii radio rapide?

Magnetarii sunt explicația cel mai bine susținută, iar galaxia-gazdă tânără, cu formare stelară, a acestei explozii întărește această ipoteză. Însă niciun studiu nu a demonstrat că fiecare explozie provine de la un magnetar, iar cercetătorii din spatele acestui rezultat spun că nu există încă o dovadă concludentă.

Ce urmează

Explozia a fost detectată la 4 martie 2024, prezentată pentru prima dată la o conferință din Montreal în iulie 2025 și publicată în revista Science la 8 octombrie 2026. Echipa estimează că MeerKAT poate găsi și localiza mai multe explozii pe an de la distanțe care se întind pe mai mult de jumătate din drumul înapoi către Big Bang, fiind nevoie de Webb pentru identificarea galaxiilor-gazdă slabe. Telescopul de frecvență medie al Square Kilometre Array, aflat acum în construcție în Africa de Sud, este așteptat să împingă această căutare și mai departe. Stappers a stabilit ținta fără echivoc: „Următorul pas este să împingem această frontieră mai departe și să vedem cât de aproape putem ajunge de primele generații de stele.”

Referință: Caleb et al., „A fast radio burst at redshift 2, three billion years after the Big Bang,” Science, 2026. DOI: 10.1126/science.adz2675

Etichete: astronomie, James Webb Space Telescope, magnetar, MeerKAT, explozie radio rapidă, FRB 20240304B

Conținut similar

JWST a găsit un roi de galaxii de 10 miliarde de ani prea dens pentru modelul standard

Celulele de suport ale creierului erau considerate de neînlocuit — creierul adult le înlocuieşte

Jeturile găurilor negre se aprind la 2% din alimentarea maximă, indiferent de dimensiune

LHS 1140 b confirmă prima atmosferă pe un exoplanet stâncos locuibil

Calea Lactee creează singură golurile din fluxurile stelare atribuite materiei întunecate

James Webb găsește metan pe o planetă uriașă care nici nu arde, nici nu îngheață