Istraživačica sa Univerziteta u Torontu Amanda Kuk pronašla je način da koristi svetle signale koji dolaze iz celog univerzuma za merenje atmosfere galaksije Mlečni put.
Radio signali koje je koristila potiču od astronomskog fenomena poznatog kao brzi radio rafali (FRB) — zagonetnih nebeskih objekata koji stvaraju kratke bljeskove radio talasa i smatraju se jednom od najvećih misterija u astronomiji.
Pošto FRB istovremeno generiše i visokofrekventne radio talase (ekvivalent plavoj svetlosti) i radio talase niske frekvencije (ekvivalent crvenog svetla), moglo bi se očekivati da različite boje radio talasa stignu do teleskopa u isto vreme. Ali to nije ono što se dešava. Kako FRB prolazi kroz gas, on se usporava – više za visoke nego niske frekvencije. Rezultat je kašnjenje između različitih frekvencija ili boja koje dopiru do našeg teleskopa, efektivno razmazujući radio signal na vreme.
Astronomi poput Kuka ovo razmazivanje nazivaju „disperzijom“ i u stanju su da ga koriste kao alat za otkrivanje inače nevidljivog gasa u celom kosmosu.
„Korišćenje razmazivanja za proučavanje univerzuma je kao da koristite račun za grejanje kuće da biste utvrdili kakvo je vreme moralo biti tokom zime“, kaže Kuk, koji je doktor nauka. kandidat na Dejvid A. Danlap odeljenju za astronomiju i astrofiziku i Danlap institutu za astronomiju i astrofiziku, na Fakultetu umetnosti i nauke.
„Na isti način na koji vam vaš račun za grejanje govori da li je bila oštra ili blaga zima – ali ne i kakva je bila temperatura na bilo koji pojedinačni datum – razmazivanje koje vidimo nam omogućava da zaključimo o ukupnoj količini materijala koju FRB signal je naišao na svom putu od FRB-a do Zemlje. Samo ne može da nam kaže kako je taj materijal distribuiran na tom putu.“
„Ključna stvar je da, bez obzira na to kako se gas ispred FRB-a distribuira, FRB signal koji je više zamrljan dok stigne do naših teleskopa mora da proizvede FRB koji je udaljeniji na isti način na koji skupo grejanje račun mora da je značio hladnu zimu“, nastavlja ona.
U ovom slučaju, Kuk je koristio metod disperzije da izmeri koliko je gasa prisutno u oreolu Mlečnog puta — „atmosferi“ Mlečnog puta koja se proteže ka spolja za oko pola miliona svetlosnih godina u svim pravcima.
Koristeći FRB signale prikupljene kanadskim radioteleskopom za mapiranje intenziteta vodonika (CHIME), Kuk i njen tim otkrili su da oreol Mlečnog puta sadrži mnogo manje gasa nego što su prethodni modeli predviđali. Rezultati su objavljeni u časopisu Astrophisical Journal u studiji pod nazivom „FRB mi je poslao DM“.
Iako su postojale ranije studije koje su primenjivale srodne tehnike, ovo je prvi put da je gas haloa izmeren korišćenjem velikog uniformnog uzorka FRB-a – zahvaljujući CHIME teleskopu.
Tim je koristio FRB signale na različitim udaljenostima od Zemlje da bi dobio rezultat. Kuk upoređuje ovaj pristup sa pokušajem da odredi prosečnu udaljenost vožnje od različitih kanadskih graničnih prelaza do Toronta tako što će prijatelji iz različitih američkih država voziti do Toronta, govoreći vam samo ukupnu udaljenost koju su prešli. Informacije od vašeg prijatelja iz Teksasa neće biti posebno korisne, ali iskustvo vaših prijatelja iz Mičigena i Njujorka može biti daleko pronicljivije. A ako imate prijatelje koji žive na granici, u Buffalu ili Detroitu, onda će vam njihovi odgovori u velikoj meri dati informacije koje su vam potrebne.
Kuk i njen supervizor, profesor Brajan Gensler, radili su na ovom istraživanju od kada je ona bila student prve godine diplomskog studija. „Na kraju je bilo mnogo teže nego što smo mislili“, kaže Kuk.
Bilo je dovoljno teško da su ona, Gaensler i njihove kolege zapravo izašli iz konvencionalnih astronomskih modela. Okrenuli su se istraživačima u sasvim drugoj oblasti — statistici — i zatražili od tih kolega novi set metoda koje bi primenile na njihov pristup.
„Ovo je uzbudljiv novi način proučavanja našeg Mlečnog puta“, kaže Gaensler, koji je i autor publikacije. „Još uvek pokušavamo da shvatimo šta su zapravo brzi radio rafali, ali u međuvremenu možemo da ih koristimo kao reflektore za proučavanje stvari koje su mnogo bliže kući.“
Kuk i Gensler primećuju da se FRB signali mogu koristiti za proučavanje strukture svega kroz šta FRB signal prolazi na svom dugom putu, uključujući materijal između galaksija, oreole drugih galaksija i gas unutar galaksija.
U međuvremenu, očekuju se još mnogo otkrića FRB-a. Sa još više podataka, Kuk i njen tim se nadaju da će napraviti 3D mapu oreola Mlečnog puta. „Svaki FRB nam daje merenje oreola Mlečnog puta u jednom pravcu, tako da dok nastavljamo da ih prikupljamo, možemo da napravimo detaljnu sliku“, kaže Kuk.
Osim toga, ona primećuje da ovi tragovi doprinose našem razumevanju ranog univerzuma.
„Poboljšanje našeg znanja o oreolu Mlečnog puta pomaže nam da naučimo o formiranju naše galaksije u celini.
