První přesně změřená vzdálenost magnetaru může vědce přiblížit k rozluštění původu tajemných signálů FRB

21. 09. 2020

Magnetary FRB záblesky Neutronové hvězdy Magnetismus

Astronomové poprvé přímo změřili vzdálenost magnetaru pomocí paralaxy. Jejich cílem byla neutronová hvězda XTE J1810-197 s původně odhadovanou vzdáleností kolem 10 tisíc světelných let. Nová pozorování teleskopem VLBA (Very Long Baseline Array) tuto vzdálenost zpřesnila na 8 100 světelných let. Tento výzkum by mohl vědce přiblížit k odpovědi na otázku, zda jsou to právě magnetary (neutronové hvězdy s extrémně silným magnetickým polem), které způsobují tajemné rádiové signály FRB přicházející k nám z hlubokého vesmíru.

Paralaxa

Měření vzdálenosti hvězd pomocí paralaxy vyžaduje pozorování cílového objektu ze dvou odlišných míst, čím vzdálenější od sebe jsou, tím lépe. V praxi vědci využívají pozorování stejné hvězdy například na podzim a na jaře, kdy se Země nachází na opačných stranách Slunce.

Image credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Rychlé rádiové záblesky (Fast Radio Bursts, FRBs) jsou signály z hlubokého vesmíru se zatím neznámým původem. Trvají pouhé milisekundy, mají komplexní strukturu a i když vědci doposud neví, jak vznikají, je zjevné, že pocházejí z velmi energetických událostí, nebo objektů. Do začátku roku 2020 bylo lokalizováno pouze 10 těchto signálů a všechny se nacházely mimo naši galaxii. Od té doby bylo nicméně objeveno několik signálů přicházejících také z Mléčné dráhy.

První FRB byl objeven teprve v roce 2007 (v archivních datech z roku 2001) a od té doby jich (do začátku roku 2020) bylo zaznamenáno už kolem 150. Odhaduje se ale, že napříč celou oblohou by mohlo docházet až k desetitisícům podobných událostí denně. Některé signály se objevily pouze jednou, jiné se v čase opakují.

Mezi nejpravděpodobnější vysvětlení původu těchto signálů vědci původně řadili neutronové hvězdy se silným magnetickým polem - magnetary. Pravidelně se opakující signál FRB 180916 však naznačuje, že by mohlo jít o binární těleso. Zkoumají však i další možnosti, například kolize černých děr nebo neutronových hvězd, kolaps neutronových hvězd, kosmická vlákna, nebo by mohlo jít o první detekovaný projev kvantové gravitace. 

Hvězda s označením XTE J1810-197 byla objevena v roce 2003, kdy produkovala silné rádiové signály. V roce 2008 však tyto signály od ustaly, a objevily se znovu až po 10 letech v roce 2018.

Tým astronomů vedený Hao Dingem potom tuto hvězdu pozoroval od ledna do listopadu 2019 a znovu na jaře 2020. To vědcům umožnilo porovnat pozorování ze dvou různých míst na oběžné dráze Země kolem Slunce. 

Podle nových propočtů je tedy magnetar XTE J1810-197 vzdálený 8 100 světelných let. Přesná vzdálenost vědcům umožňuje určit, jak silné jsou signály, které od hvězdy přichází. V budoucnosti tak budou moci srovnávat signály podobné FRB, i kdyby byl výrazně slabší. 

Zatím není s jistotou zřejmé, zda jsou to skutečně magnetary, kde signály FRB vznikají. Ve hře je několik dalších kandidátů mezi nimi binární energetická tělesa jako jsou černé díry nebo neutronové hvězdy. Nedávný objev signálu FRB pocházející od jiného magnetaru v Mléčné dráze ale napovídá, že právě neutronové hvězdy se silným magnetickým polem budou při vzniku FRB hrát alespoň nějakou roli.