Explorările radio rapide ar putea ajuta la rezolvarea misterului expansiunii universului

Astronomii s-au certat cu privire la rata de expansiune a universului de aproape un secol. O nouă metodă independentă de măsurare a acestei rate ar putea ajuta la votul decisiv.

Pentru prima dată, astronomii au calculat constanta Hubble – viteza cu care universul se extinde – din observațiile fulgerelor cosmice numite rafale radio rapide sau FRB. În timp ce rezultatele sunt preliminare și incertitudinile sunt mari, tehnica s-ar putea maturiza într-un instrument puternic pentru a depăși constanta evazivă Hubble, raportează cercetătorii pe 12 aprilie pe arXiv.org.

În cele din urmă, dacă incertitudinile din noua metodă pot fi reduse, ar putea ajuta la soluționarea dezbaterii de lungă durată care ține în echilibru înțelegerea noastră asupra fizicii universului (SN: 30.7.19).

„Văd promisiuni mari în această măsurătoare în viitor, în special cu numărul tot mai mare de FRB repetate detectate”, spune astronomul de la Universitatea Stanford Simon Birrer, care nu a fost implicat în noua lucrare.

Astronomii măsoară constanta Hubble în două moduri. Se folosește fundalul cosmic cu microunde, lumina eliberată la scurt timp după Big Bang, în universul îndepărtat. Celălalt folosește supernove și alte stele din universul apropiat. În prezent, aceste abordări nu sunt de acord cu câteva procente. Noua valoare de la FRB vine cu o rată de expansiune de aproximativ 62,3 kilometri pe secundă pentru fiecare megaparsec (aproximativ 3,3 milioane de ani lumină). Deși este mai mică decât celelalte metode, este mai aproape de valoarea din fundalul cosmic cu microunde, sau CMB.

„Datele noastre sunt puțin mai de acord cu partea CMB a lucrurilor în comparație cu partea supernovei, dar bara de eroare este foarte mare, așa că nu poți spune nimic cu adevărat”, spune Steffen Hagstotz, astronom la Universitatea din Stockholm. Cu toate acestea, spune el, „Cred că exploziile radio rapide au potențialul de a fi la fel de precise ca și celelalte metode.”

Nimeni nu știe exact ce cauzează FRB-urile, deși erupțiile de la stele neutronice foarte magnetice sunt o posibilă explicație. (SN: 04/06/2020). În cele câteva milisecunde în care FRB-urile emit unde radio, luminozitatea lor extremă le face vizibile pe distanțe cosmice mari, oferind astronomilor o modalitate de a sonda spațiul dintre galaxii (SN: 5/27/20).

Pe măsură ce un semnal FRB călătorește prin galaxiile care separă praful și gazul, acesta devine împrăștiat într-un mod previzibil, ceea ce face ca unele frecvențe să ajungă puțin mai târziu decât altele. Cu cât FRB este mai departe, cu atât semnalul este mai dispersat. Folosind măsurători ale acestei dispersii, Hagstotz și colegii au estimat distanțele la nouă FRB. Comparând aceste distanțe cu vitezele la care galaxiile gazdă ale FRB-urilor se retrag de Pământ, echipa a calculat constanta Hubble.

Cea mai mare eroare din noua metodă vine din faptul că nu se știe cu exactitate cum se dispersează semnalul FRB pe măsură ce iese din galaxia sa de origine înainte de a intra în spațiul intergalactic, unde conținutul de gaz și praf este mai bine înțeles. Cu câteva sute de FRB, echipa estimează că ar putea reduce incertitudinile și ar putea egala acuratețea altor metode, cum ar fi supernove.

„Este o primă măsurătoare, așa că nu este prea surprinzător că rezultatele actuale nu sunt la fel de constrângătoare ca alte sonde mai maturate”, spune Birrer.

S-ar putea să apară în curând noi date FRB. Multe observatoare radio noi apar online și sondaje mai mari, cum ar fi cele propuse pentru Square Kilometer Array, ar putea descoperi zeci până la mii de FRB în fiecare noapte. Hagstotz se așteaptă că vor exista suficiente FRB-uri cu estimări ale distanței în următorii ani sau doi pentru a determina cu exactitate constanta Hubble. Astfel de date FRB ar putea ajuta, de asemenea, astronomii să înțeleagă ce cauzează izbucnirile strălucitoare.

„Sunt foarte încântat de noile posibilități pe care le vom avea în curând”, spune Hagstotz. „Chiar abia începe.”