Astronomii au localizat sursa celui mai strălucitor FRB înregistrat, în apropierea galaxiei NGC 4141

Sursa foto: Imagine generată AI iAceastă imagine a fost generată automat de AI pe baza rezumatului articolului și nu reprezintă un moment real fotografiat.

O echipă internațională de astronomi a identificat sursa celei mai puternice explozii radio rapide (FRB) observate până în prezent și a stabilit cu precizie locul ei de origine într-o galaxie relativ apropiată, folosind o rețea coordonată de telescoape radio. Semnalul, supranumit RBFLOAT, a fost suficient de intens încât, pentru o fracțiune de secundă, a eclipsat orice altă sursă radio din galaxia gazdă. Descoperirea deschide posibilitatea unei analize detaliate a mediului stelar din jurul unui FRB extrem de luminos și pune la îndoială unele ipoteze despre natura acestor fenomene.

Detectarea unei explozii extrem de scurte și extrem de puternice

Explozia radio rapidă catalogată FRB 20250316A, denumită RBFLOAT (acronimul pentru „Radio Brightest Flash Of All Time”), a fost înregistrată pe 16 martie 2025. Evenimentul a durat aproximativ o cincime de secundă — o durată mică, dar suficientă pentru ca semnalul să strălucească mai puternic decât orice alt semnal radio din galaxia în care s-a produs. Deși FRB-urile sunt cunoscute ca flash-uri extrem de puternice de energie radio care traversează spații cosmice vaste, localizarea lor precisă rămâne, în general, dificilă.

Un semnal „din cartierul nostru” cosmic

O caracteristică remarcabilă a acestui eveniment este proximitatea relativă a sursei. Explozia provine din apropierea regiunii exterioare a galaxiei NGC 4141, situată la circa 130 de milioane de ani-lumină în constelația Ursa Major. Această distanță, la scară cosmică, înseamnă că FRB 20250316A poate fi studiat cu un nivel de detaliu greu de obținut pentru FRB-urile mult mai îndepărtate.

Rețeaua CHIME Outrigger și precizia localizării

Localizarea cu o acuratețe excepțională a fost posibilă datorită unei matrici de telescoape complementare, denumite CHIME/FRB Outrigger array. Aceste versiuni mai mici ale instrumentului CHIME sunt amplasate în Columbia Britanică, în nordul Californiei și în statul West Virginia. Prin combinarea semnalelor recepționate de aceste stații, cercetătorii au aplicat tehnica interferometriei pe bază de unelte cu bază foarte lungă (Very Long Baseline Interferometry — VLBI), care permite determinarea poziției unui obiect pe cer cu o precizie excepțională.

Folosind această metodă, echipa a restrâns regiunea de origine a semnalului la un spațiu de aproximativ 45 de ani-lumină în diametru — o zonă mai mică decât dimensiunea tipică a unui roi stelar. Comparativ, precizia obținută a fost descrisă ca fiind similară cu identificarea unei pene de chitară de la o distanță de 1.000 de kilometri, o analogie menită să ilustreze acuratețea excepțională a localizării.

Un element norocos al operațiunii a contribuit decisiv la succes: după detectare, echipa a întâmpinat o pană de curent la una dintre stațiile telescopului. Matthew Lazda, doctorand la University of Toronto și coautor al lucrărilor publicate, a explicat că acea pană de curent a jucat un rol critic în determinarea poziției exacte a evenimentului. El a subliniat că, dacă exploziile ar fi avut loc puțin mai târziu în ziua respectivă, oportunitatea de a o localiza cu aceeași precizie ar fi fost ratată.

Un semnal neobservat repetându-se

Deși RBFLOAT este cel mai strălucitor FRB detectat de instrumentul CHIME, observațiile ulterioare nu au relevat semnale repetate provenind din aceeași zonă. Echipa a analizat sute de ore de date CHIME acoperind aceeași regiune de cer pe o perioadă ce depășește șase ani, fără a identifica alte explozii de la aceeași sursă.

Amanda Cook, cercetătoare postdoctorală Banting la Universitatea McGill și una dintre liderii studiului radio, a remarcat diferența față de multe FRB-uri bine studiate, care au arătat un comportament repetitiv. Absența unor repeateri în acest caz ridică întrebări despre ipoteza larg răspândită conform căreia toate FRB-urile ar repeta la un moment dat. Observația deschide totodată posibilitatea ca pentru o parte dintre aceste flash-uri radio originea să fie un eveniment mai „exploziv” sau unic, mai degrabă decât un mecanism repetitiv.

Observații în infraroșu cu James Webb

Poziția precisă furnizată de rețeaua CHIME/FRB Outrigger a permis realizarea de observații ulterioare cu telescopul spațial James Webb (JWST). În urma acestor investigații, oamenii de știință au detectat un semnal slab în domeniul infraroșu aproape de locul în care a fost localizat RBFLOAT. Această corespondență între pozițiile radio și infraroșu a fost neașteptată și reprezintă un element de studiu care ar putea oferi indicii despre mediul stelar din jurul sursei.

Peter Blanchard, postdoctoral la Harvard și autor principal al lucrării care prezintă observațiile JWST, a subliniat importanța rezoluției înalte a telescopului: aceasta permite rezolvarea stelelor individuale din jurul unui FRB pentru prima dată, deschizând astfel posibilitatea identificării tipurilor de medii stelare care pot da naștere unor astfel de explozii. Echipa evaluează, printre altele, două ipoteze pentru originea semnalului infraroșu detectat: ar putea proveni de la o stea gigant roșie sau ar putea reprezenta o ecou luminos în scădere asociat în mod direct cu evenimentul FRB.

Posibile interpretări pentru semnalul în infraroșu

Observația JWST semnalează un punct slab de lumină în apropierea locației FRB-ului. Una dintre interpretări consideră că acest semnal ar putea proveni de la o stea gigantă roșie — o stea matură, cu radiu crescut, care emite mult în infraroșu. Alternativ, semnalul slab ar putea fi un ecou luminos rezultat din modul în care materia sau gazele din jur au răspuns la explozia radio, lumina reziduă disipându-se treptat. Cercetătorii continuă analiza pentru a determina probabilitatea fiecărei explicații și pentru a exclude alte surse posibile.

Implicarea descoperirii și publicarea rezultatelor

Rezultatele sunt prezentate în două lucrări publicate în Astrophysical Journal Letters. Una dintre ele descrie detectarea originală în bandă radio și localizarea precisă a exploziei, iar cealaltă detaliază observațiile aproape infraroșii realizate cu JWST. Împreună, cele două studii oferă perspective noi asupra exploziilor radio rapide și sugerează că, prin localizarea cu precizie a unor FRB-uri rare și examinate în multiple domenii spectrale, aceste fenomene pot deveni instrumente valoroase pentru studiul universului, nu doar ciudățenii cosmice greu de explicat.

Lucrarea care se concentrează pe localizarea radio poartă titlul: „FRB 20250316A: A Brilliant and Nearby One-off Fast Radio Burst Localized to 13 pc Precision” și a fost semnată de un număr foarte mare de autori, reflectând efortul colaborativ al rețelei de cercetare. Lucrarea dedicată observațiilor JWST este intitulată: „James Webb Space Telescope Observations of the Nearby and Precisely Localized FRB 20250316A: A Potential Near-IR Counterpart and Implications for the Progenitors of Fast Radio Bursts”.

Lista autorilor include numeroși cercetători din instituții diverse, indicând amploarea colaborării internaționale implicate în aceste două studii. Numele include oameni de știință recunoscuți în domenii precum radioastronomia, analiza datelor și observațiile în infraroșu, precum și tineri cercetători care contribuie la procesul de detectare și interpretare.

Contextul mai larg al studiilor FRB

CHIME (Canadian Hydrogen-Intensity Mapping Experiment) a jucat un rol central în detectarea unui număr foarte mare de FRB-uri încă din 2018, acumulând mii de înregistrări. Cu toate acestea, localizarea exactă a surselor a reprezentat o provocare majoră pentru comunitatea astronomică. Noile extensii ale rețelei CHIME, prin instalarea stațiilor Outrigger, permit aplicarea tehnicilor interferometrice care ridică semnificativ precizia poziționării pe cer.

Această descoperire confirmă utilitatea unui ansamblu distribuit de telescoape care lucrează în tandem, precum și importanța observărilor de urmărire în alte domenii spectrale. Prin combinarea datelor radio cu imagini în infraroșu de înaltă rezoluție, cercetătorii pot începe să cartografieze mediile stelare care dau naștere celor mai strălucitoare flash-uri radio.

Ce rămâne de stabilit

Întrebările rămase includ natura exactă a progenitorilor FRB-urilor — dacă toate FRB-urile provin din surse care pot repeta episodic sau dacă există și FRB-uri care sunt, în esență, evenimente unice, explozive. Descoperirea unui FRB foarte strălucitor care pare a nu se repeta obligă comunitatea să reevalueze ipotezele existente și să extindă aria de modele posibile, incluzând scenarii care implică evenimente singularizate de mare energie.

Mai mult, semnalul slab detectat de JWST la locul exploziei oferă o fereastră rară către mediul local al sursei și, implicit, către condițiile care pot favoriza apariția unor astfel de fenomene. Aceste date ar putea contribui la diferențierea între modele bazate pe obiecte compacte, cum ar fi stele neutronice magnetizate, și ipoteze care implică interacțiuni dinamice sau explozii unice ale mediului înconjurător.

Pe termen lung, metodele și instrumentele folosite în această investigație pot fi aplicate și altor detectări rare, sporind șansele de a lega diferite tipuri de FRB-uri de medii stelare sau de evenimente cosmice specifice. Aceasta este o etapă semnificativă în încercarea de a transforma FRB-urile din mistere izolate în instrumente utile pentru înțelegerea universului.

Rezultatele sunt documentate în publicațiile din Astrophysical Journal Letters și sunt însoțite de materiale suplimentare furnizate de University of Toronto, care detaliază descoperirea și contextul observativ în care a fost realizată.