Το Webb εντόπισε τον μικρό γαλαξία-ξενιστή της πιο μακρινής γρήγορης ραδιοριπής που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα

Αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, κοινή αποστολή των NASA, ESA και CSA, ταυτοποίησαν τον γαλαξία που παρήγαγε την FRB 20240304B, την οποία η NASA, η ESA και το Αστεροσκοπείο W. M. Keck περιγράφουν ως την πιο μακρινή γρήγορη ραδιοριπή που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα. Η μελέτη, με επικεφαλής τη Manisha Caleb του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ, δημοσιεύθηκε στις 8 Οκτωβρίου στο περιοδικό Science, σύμφωνα με τα τρία δελτία Τύπου. Οι γρήγορες ραδιοριπές, που ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 2007, είναι λάμψεις ραδιοκυμάτων που διαρκούν μόλις χιλιοστά του δευτερολέπτου και φτάνουν στη Γη από μακρινές περιοχές του σύμπαντος. Οι περισσότερες παρατηρούνται μία μόνο φορά και δεν εμφανίζονται ποτέ ξανά, ενώ η αιτία τους παραμένει άγνωστη.

Η ομάδα MeerTRAP κατέγραψε τη ριπή με το νοτιοαφρικανικό ραδιοτηλεσκόπιο MeerKAT στις 4 Μαρτίου 2024, από όπου προέρχεται και η ονομασία της. Τα ραδιοδεδομένα υποδήλωναν πολύ μεγάλη απόσταση, όμως η επιβεβαίωσή της απαιτούσε τον εντοπισμό του γαλαξία από τον οποίο προήλθε η ριπή. Παρότι η θέση ήταν γνωστή με ακρίβεια, μεγάλα επίγεια τηλεσκόπια δεν είδαν τίποτα εκεί. Σύμφωνα με το Αστεροσκοπείο Keck, ομάδα με επικεφαλής τον συν-συγγραφέα J. Xavier Prochaska (Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Σάντα Κρουζ) πέρασε μία ώρα απεικονίζοντας το σημείο με το όργανο LRIS του τηλεσκοπίου Keck I και δεν βρήκε κανέναν γαλαξία. Ο Prochaska είπε ότι η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι «αν θέλαμε να βρούμε την πηγή, έπρεπε να πάμε στο διάστημα».

Στη συνέχεια, η κάμερα NIRCam του Webb ανίχνευσε έναν γαλαξία στη θέση της ριπής και ο φασματογράφος του NIRSpec μέτρησε την ερυθρή μετατόπιση του γαλαξία σε 2,148, τοποθετώντας τη ριπή μόλις 3 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Το Keck αναφέρει ότι η μέτρηση βασίστηκε στο φως που εκπέμπουν το οξυγόνο και το άζωτο. Οι περισσότερες γρήγορες ραδιοριπές που έχουν καταγραφεί μέχρι σήμερα συνέβησαν δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα. Ο ξενιστής αποδείχθηκε επίσης ασυνήθιστος: οι γαλαξίες που συνδέονται με τέτοιες ριπές είναι συνήθως μεγάλης μάζας και σχηματίζουν αστέρες, ενώ αυτός είναι ένας μικρός νάνος γαλαξίας με μάζα περίπου 1.000 φορές μικρότερη από ό,τι ανέμενε η ομάδα, αν και σχηματίζει ενεργά αστέρες. Υπήρξε γύρω στο κοσμικό μεσημέρι, την εποχή κατά την οποία ο σχηματισμός αστέρων στο σύμπαν κορυφώθηκε, και ο ρυθμός σχηματισμού αστέρων του υποδηλώνει ότι το μεγαλύτερο μέρος των αστέρων του θα μπορούσε να έχει γεννηθεί μέσα σε μόλις 30 εκατομμύρια χρόνια. «Ο ξενιστής ξεχωρίζει σε ολόκληρο το δείγμα γαλαξιών που έχουμε», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Ben Stappers του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ.

Τα δελτία Τύπου αναφέρουν ότι αυτό έχει σημασία για τη συζήτηση σχετικά με το πώς προκύπτουν οι ριπές. Μία εξήγηση υποστηρίζει ότι προέρχονται από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων. Επειδή τέτοια ζεύγη αναμένεται να χρειάζονται δισεκατομμύρια χρόνια για να πλησιάσουν σπειροειδώς το ένα το άλλο, οι ριπές που δημιουργούνται με αυτόν τον τρόπο θα πρέπει να εμφανίζονται κυρίως σε παλαιότερους γαλαξίες με εξελιγμένους αστρικούς πληθυσμούς. Μια άλλη εξήγηση παραπέμπει σε ένα μάγναστρο, έναν νεαρό και ισχυρά μαγνητισμένο αστέρα νετρονίων που απομένει όταν ένας αστέρας μεγάλης μάζας καταλήγει ως υπερκαινοφανής· αυτό θα μπορούσε να εκπέμπει ριπές, για παράδειγμα μέσω αστροσεισμών, χωρίς μακρά αναμονή, κάτι που θα τις τοποθετούσε σε νεαρούς γαλαξίες όπως αυτός. Η ESA και το Keck αναφέρουν ότι το εύρημα δείχνει πως τα νεαρά μάγναστρα είναι η πιθανή αιτία. «Η εργασία μας υποδηλώνει ότι είναι πολύ απίθανο αυτή η FRB να έχει προκληθεί από συγχώνευση», δήλωσε η Caleb.

Η ριπή χρησίμευσε επίσης ως ανιχνευτής του φαινομενικά κενού χώρου ανάμεσα στον γαλαξία της και τη Γη. Ο Prochaska παρομοιάζει μια γρήγορη ραδιοριπή με έναν κοσμικό φακό, του οποίου το σήμα φέρει καταγραφή όλων όσων διασχίζει, κάτι που επιτρέπει στους αστρονόμους να ανιχνεύουν την κατά τα άλλα αόρατη ύλη του κοσμικού ιστού. Στο σήμα αυτό η ομάδα βρήκε ίχνη δύο δομών: ενός άγνωστου μέχρι τώρα σμήνους γαλαξιών σε απόσταση περίπου 3,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, σε ερυθρή μετατόπιση 0,3, και του κοντινού Σμήνους της Παρθένου, σε απόσταση περίπου 54 εκατομμυρίων ετών φωτός. Κοιτάζοντας προς το μέλλον, οι ερευνητές εκτιμούν ότι το MeerKAT μπορεί να ανιχνεύει και να εντοπίζει αρκετές ριπές ετησίως σε ερυθρές μετατοπίσεις πάνω από 1,0, δηλαδή περισσότερο από τα μισά του δρόμου πίσω προς την αρχή του σύμπαντος. Αναμένουν ότι νέες ραδιοεγκαταστάσεις θα αυξήσουν αυτόν τον ρυθμό και ότι το Webb θα είναι απαραίτητο για τη μελέτη των γαλαξιών-ξενιστών τέτοιων μακρινών ριπών.