Webb a găsit mica galaxie-gazdă a celei mai îndepărtate explozii radio rapide observate până acum

Astronomii care folosesc Telescopul Spațial James Webb, o misiune comună NASA, ESA și CSA, au identificat galaxia care a produs FRB 20240304B, pe care NASA, ESA și Observatorul W. M. Keck o descriu drept cea mai îndepărtată explozie radio rapidă găsită până acum. Studiul, condus de Manisha Caleb de la Universitatea din Sydney, a fost publicat pe 8 octombrie în revista Science, potrivit celor trei comunicate de presă. Exploziile radio rapide, descoperite pentru prima dată în 2007, sunt fulgere radio care durează doar milisecunde și ajung pe Pământ din regiuni îndepărtate ale universului. Cele mai multe sunt observate o singură dată și nu mai sunt văzute niciodată, iar cauza lor este încă necunoscută.

Echipa MeerTRAP a captat explozia cu radiotelescopul sud-african MeerKAT pe 4 martie 2024, de unde provine și denumirea sa. Datele radio sugerau o distanță foarte mare, dar confirmarea ei presupunea găsirea galaxiei din care provenea explozia. Deși poziția era cunoscută cu precizie, marile telescoape terestre nu au văzut nimic acolo. Potrivit Observatorului Keck, o echipă condusă de coautorul J. Xavier Prochaska (Universitatea din California, Santa Cruz) a petrecut o oră fotografiind locul cu instrumentul LRIS de pe telescopul Keck I și nu a găsit nicio galaxie. Prochaska a spus că echipa a concluzionat că „dacă voiam să găsim sursa, trebuia să mergem în spațiu”.

Camera NIRCam a lui Webb a detectat apoi o galaxie în poziția exploziei, iar spectrograful său NIRSpec a măsurat deplasarea spre roșu a galaxiei la 2,148, ceea ce plasează explozia la doar 3 miliarde de ani după Big Bang. Keck afirmă că măsurătoarea s-a bazat pe lumina emisă de oxigen și azot. Cele mai multe explozii radio rapide înregistrate până acum au avut loc cu miliarde de ani mai târziu. Gazda s-a dovedit, de asemenea, neobișnuită: galaxiile asociate cu astfel de explozii sunt de regulă masive și formează stele, în timp ce aceasta este o mică galaxie pitică de aproximativ 1.000 de ori mai puțin masivă decât se aștepta echipa, deși formează activ stele. Ea a existat în jurul amiezii cosmice, epoca în care formarea stelară din univers a atins apogeul, iar rata sa de formare stelară sugerează că majoritatea stelelor sale ar fi putut lua naștere în doar 30 de milioane de ani. „Gazda iese în evidență în întregul eșantion de galaxii pe care îl avem”, a spus coautorul Ben Stappers de la Universitatea din Manchester.

Comunicatele spun că acest lucru contează pentru dezbaterea privind modul în care apar exploziile. O explicație susține că ele provin din fuziunea a două stele neutronice. Deoarece se așteaptă ca astfel de perechi să aibă nevoie de miliarde de ani pentru a se apropia în spirală una de cealaltă, exploziile produse astfel ar trebui să apară în principal în galaxii mai vechi, cu populații stelare evoluate. O altă explicație indică un magnetar, o stea neutronică tânără și puternic magnetizată, rămasă în urmă atunci când o stea masivă își încheie existența ca supernovă; acesta ar putea emite explozii, de exemplu prin cutremure stelare, fără o așteptare lungă, ceea ce le-ar plasa în galaxii tinere precum aceasta. ESA și Keck afirmă că descoperirea indică faptul că magnetarii tineri sunt cauza probabilă. „Lucrarea noastră sugerează că este foarte puțin probabil ca acest FRB să fi fost produs de o fuziune”, a spus Caleb.

Explozia a servit și ca sondă a spațiului aparent gol dintre galaxia sa și Pământ. Prochaska compară o explozie radio rapidă cu o lanternă cosmică al cărei semnal poartă o înregistrare a tot ceea ce traversează, ceea ce le permite astronomilor să urmărească materia altfel invizibilă a rețelei cosmice. În acest semnal, echipa a găsit urme ale două structuri: un roi de galaxii necunoscut anterior, aflat la circa 3,5 miliarde de ani-lumină de Pământ, la o deplasare spre roșu de 0,3, și Roiul Fecioarei, aflat în apropiere, la circa 54 de milioane de ani-lumină. Privind spre viitor, cercetătorii estimează că MeerKAT ar putea detecta și localiza câteva explozii pe an la deplasări spre roșu de peste 1,0, ceea ce înseamnă mai mult de jumătate din drumul înapoi spre începutul universului. Ei se așteaptă ca noile instalații radio să mărească acest ritm, iar Webb să fie esențial pentru studierea galaxiilor-gazdă ale unor astfel de explozii îndepărtate.