Šta se krije iza misterioznih radio-bljeskova – signali vanzemaljaca ili nova fizika
Tekst: Darko Donevski
Kada su fizičari počeli da razmišljaju na koji način bi bilo efikasno tražiti život van Zemlje, ideja o korišćenju radio-signala vrlo brzo je našla veliki broj pristalica. Iako je radio-astronomija najmlađa grana posmatračke astronomije (počela je da se razvija tridesetih godina prošlog veka entuzijazmom Grotea Rebera), nijedna druga oblast praktične astronomije ne nalazi se u tolikoj trenutnoj ekspanziji. Postoji nekoliko važnih razloga zašto je radio-astronomija mrežna tačka aktuelnih naučnih projekata i okupljanja timova koji koriste radio-teleskope širom sveta.
Pre svega, brojni su fizički procesi koji se dešavaju u kosmosu sakriveni od vida optičkih uređaja. Naročito otežavajući element koji sprečava optičke teleskope da direktno snime centralne delove galaksije je galaktička prašina. Zbog njenog uticaja i ”markacije” važnih delova svemira, istraživači moraju da pribegnu drugačijim metodama. Jedna od njih je korišćenje radio-talasa, odnosno elektromagnetnih talasa najmanje energije koji mogu biti dužine od nekoliko centimetara do stotinu metara. Na taj način nam spektralni prozor, koji radio-teleskopi otvaraju, daje šansu da posmatramo zračenja sa frekvencijama od megaherca pa sve do nekoliko desetina gigaherca. Primera radi, najveći radio-teleskopski sistem u nastajanju SKA (Square Kilometer Array), koji će uskoro biti instaliran u Australiji i Južnoj Africi, koristiće frekvenciju od 33 GHz za analizu galaktičkih regiona u kojima se rađaju zvezde.
Naučna primena radio-teleskopa je nemerljivo velika. Oni pružaju podršku da se, bez obzira ne vremenske prilike, posmatraju optički nevidljivi delovi svemira, poput ostataka supernova, međugalaktičkog gasa, centara galaksija i mesta intenzivnog stvaranja novih zvezda. I sve to višestruko povećanom rezolucijom u odnosu na bilo koji drugi teleskopski sistem na Zemlji.
Hronologija fenomena brzih radio bljeskova
Značajnu pažnju nauke poslednjih godina zaokupljaju misteriozni brzi i kratkio radio-bljeskovi.Čini se da je razrešenje te enigme blizu i to najviše zahvaljujući radio-teleskopima. Kada su u julu 2012. godine detektovani radio-bljeskovi posredstvom čuvenog teleskopa Parks u Australiji, naučna zajednica je mislila da pred sobom ima nepobitan dokaz o jakim radiotalasnim signalima koji dolaze iz dubokih delova svemira. Istraživanje je objavljeno u časopisu Science, a najlogičnijom teorijom smatrala se ona koja bi detektovane signale povezala sa izrazitim energetskim procesima koji se odvijaju daleko izvan naše galaksije. Međutim, čini se da je priča o misterioznim radio-signalima mnogo komplikovanija nego što se pretpostavljalo.
Šta je toliko neobično u ovim brzim radio-bljeskovima? Prvenstveno činjenica da su takvi bljeskovi veoma brzi i izuzetno sjajni, a do sada ih je detektovano svega 17. Svaki je detektovan samo jedanput što otežava naknadne analize a verodostojnost signala dovodi u pitanje. Progres je napravljen godinu dana kasnije kada su naučnici sa Parksa objavili da su registrovali izuzetno jak radio-signal koji bi trebalo da pripada epohi od oko 6 milijardi godina nakon Velikog praska. Snimljena su četiri takva događaja, a analiza je ukazivala na snažne izvore u kojima se čestice kreću relativističkim brzinama, prosečnog trajanja od svega nekoliko milisekundi.
Tim naučnika, predvođen profesorom Hajne Falkeom sa instituta ASTRON u Holandiji, ponudio je objašnjenje prema kojem je snimljen fenomen zapravo prvi otisak stvaranja supermasivne crne rupe. Ona otkida delove magnetnog polja umiruće zvezde i ”sklanja” ih iza svog horizonta – zamišljene granice nakon koje se ne može detektovati šta se zapravo događa u ovim objektima. Međutim, nedugo zatim usledilo je novo iznenađenje. Drugi tim naučnika, na čelu sa profesorom Avijem Loebom sa Harvard-Smitsonijan instituta, izneo je teoriju da signali potiču iz lokalne eksplozije koja je došla sa nama vrlo bliske zvezde koja se nalazi u Mlečnom putu.
Najčudniji detalj u traganju za brzim radio-bljeskovima jeste činjenica da nisu primećene stvari koje se inače očekuju kod sličnih scenarija: velike i svetle eksplozije vidljive u optičkom delu spektra, kao i snažni mlazevi gama-zraka, najenergestkijih čestica u svemiru. To bi trebalo da isključi supernove kao potencijalni uzrok.
U januaru 2015. godine teleskop Parks je ponovo bio uređaj koji je poslužio za detekciju osmog po redu brzog radio-bljeska, ali uz nekoliko veoma bitnih razlika koje su nas dovele bliže srži problema. Prva razlika u odnosu na prethodne detekcije bila je ta što je detektovan signal u samom trenutku svog nastanka. Druga razlika je bila mogućnost da se detetktuje polarizacija samog signala. Polarizacija dosta govori o orijentaciji elektromagentnih talasa, a kada talasi kružno osciluju to ukazuje na prisustvo jakog magnetnog polja u blizini izvora.
Vanzemaljska tehnologija?
Ako se vratimo na početak naše priče, tada se sasvim logičnom čini i mogućnost da su pravilno emitovani radio-signali pokušaj kontakta od strane vanzemaljske civilizacije. Mnogi istraživači i filozofi smatraju da je radio-tehnologija prirodan deo razvoja tehnoloških vrsta, te da pažljivo selektovanje radio-signala iz svemira može dovesti do vanzemaljskih civilizacija. Takvi signali bi mogli biti ili slučajni nusprodukti tehnoloških sistema ili namerni pokušaji komunikacije između dve vrste.
Međutim, treba biti vrlo pažljiv kada je u pitanju identifikovanje porekla ovih signala. Parks je 2010. godine detektovao 16 brzo ponavljajućih radio signala za koje se kasnije ispostavilo da su zemaljskog porekla i da potiču od magnetonske emisije najobičnije mikrotalasne peći u kuhinji opservatorije, kojoj su vrata slučajno ostala otvorena tokom noćnog posmatranja.
Pravu malu pometnju izazvao je naučni rad objavljen 2015. godine u kojem su izneti zaključci da su mere disperzije signala snimljenih u različitim epohama umnošci istog broja – 187,5. Što je veća mera disperzije kor radio-emisije, to je veća i verovatnoća da je izvor vangalaktičkog porekla. Pronalaženje određene zakonitosti u ponavljanju signala učinilo bi priču o vanzemaljskim tehnologijama vrlo realnom.
Signali o kojima je reč u ovom tekstu imaju mere disperzije značajno veće od galaktičkih izvora. Naučnici su analizirali postojeće radio-bljeskove, poredili trenutke njihovog nastanka i frekvencije na kojima su se desili, i došli do broja 187,5. Ako bi se signali pomnožili ovim brojem, dobili bismo linearnu zavisnost. Kasnije analize su pokazale da ta zavisnost nije onakva kako je izgledala u prvi mah.
Test fizike koju poznajemo
Napokon, kraj 2015. godine doneo je odličan rad objavljen u časopisu Nature. U radu je predstavljen nov i vrlo efikasan algoritam za pretraživanje obimnih podataka koji u sebi kriju brze radio-bljeskove. Moguće fizičko objašnjenje fenomena sada se čini vrlo izvesnim. Ispitujući nekoliko modela koji bi mogli da se uklope u postojeće podatke, naučnici su došli do saznanja da je energija, koja dolazi od pojedinačnih bljeskova, prošla kroz gusta visoko namagnetisana polja vrlo brzo nakon što je formirana. Kako bi bolje okarakterisali čudan signal pronađen u arhivi, astronomi su iskoristili jednoantenske radio-teleskope i snimili poziciju u pravcu izvora na nekoliko različitih radio-frekvencija.
Zaključak je bio i više nego iznenađujuć- signal je prošao kroz dva različita regiona jonizovanog gasa na svom putu do Zemlje. Upravo fizičke osobine tih regiona omogućavaju da se utvrdi relativna pozicija objekta. Jači emisioni region je otrkiven veoma blizu samog izvora, u okolini od nekoliko stotina hiljada svetlosnih godina, što navodi na zaključak da je on smešten u unutrašnjim delovima matične galaksije. Govoreći iz astronomske perspektive, samo dva objekta mogu imati takav uticaj na signal: maglina koja okružuje izvor iz kojeg je potekao signal ili sam galaktički centar. Oba pojma su povezana sa stvaranjem mladih populacija zvezda što u velikoj meri ograničava potencijalno krajnje rešenje naše misterije.
S obzirom da kompaktni objekti poput neutronskih zvezda ili belih patuljaka nisu praćeni maglinama, niti su pozicionirani blizu centara galaksija, oni verovatno nisu ni uzročnici brzih radio-bljeskova. Prema mišljenju Kijošija Masuija i njegovih kolega, uzročnici su ili zakasnelo stvaranje crne rupe posle eksplozije supernove sa kolapsom jezgra ili zvezdani bljeskovi još jedne veoma čudne skupine objekata poznatih pod nazivom magnetari.
Na primeru astronomskog fenomena brzih radio-bljeskova može se naučiti dosta o metodologiji naučnog otkrića – od uočavanja zanimljive pojave, definisanja problema, razmatranja mogućih planova vezanih za standardne dogme kao i rešenja koja su u mnogome egzotična (poput pomenutih vanzemaljaca), pa sve do izolovanja najverovatnijih scenarija i modela koji ih prate. Lepota nauke i života je upravo u tome da nam nužno ne daje konačne odgovore ”za sva vremena”, već stalno motiviše da tragamo za promenama čak i tamo gde se sve čini izvesnim. To je i jedan od osnovnih razloga izgradnje modernih radio interferometara, a broj predloženih projekata za dobijanje posmatrakog vremena na njima veći je nego ikada u istoriji nauke.
Stoga, za definisanje najverovatnijeg uzroka milisekundnih radio-fleševa, sačekaćemo da teleskop SKA postane potpuno operativan. Podaci koji će tada biti dostupni, načiniće pravu malu revoluciju u razumevanju radio-zračenja izvan naše galaksije.