Rádiové záblesky: Záhadné signály z kosmu

Pozoruhodné a stále velice záhadné rychlé rádiové záblesky (Fast Radio Burst, FRB) jsme objevili teprve před pár lety. Jde o velmi krátké a zároveň intenzivní rádiové pulzy, které na nás najednou „bliknou“ z vesmíru. První známý rádiový záblesk odhalil Duncan Lorimer z West Virginia University. Při analýze dat z australského radioteleskopu Parkes za rok 2007 detekoval signál z prostoru Malého Magellanova oblaku: Trval pouhých pět milisekund a dorazil k nám zřejmě ze vzdálenosti milionů světelných let. 

Deset tisíc denně

Tento první objevený rychlý rádiový signál vstoupil do dějin jako tzv. Lorimerův záblesk (Lorimer Burst). Detailní analýza dat z radioteleskopu Parkes ukázala, že z místa jeho původu po dalších 90 hodin žádný další záblesk nepřišel. Astrofyzici dospěli k závěru, že se jednalo o ojedinělou, zato dost intenzivní událost. Časem se ukázalo, že nejde o izolovaný jev a že podobných záblesků je vesmír nejspíš plný.

Doposud přesně nevíme, odkud vlastně FRB pocházejí. Vznikají v hlubokém kosmu? Nebo představují „domácí záležitost“ Mléčné dráhy? V roce 2012 se po analýze záblesku FRB 121102 z prostoru souhvězdí Vozky řada odborníků přiklonila k názoru, že takové signály přilétají z míst mimo naši Galaxii. Victoria Kaspi z McGill University v té době také potvrdila původní odhady počtu rychlých rádiových záblesků: Na celé obloze by se jich každý den mělo odehrát asi deset tisíc. Přesto jsme o nich do roku 2007 nevěděli.

V přímém přenosu

První objevené rychlé rádiové záblesky vzešly z analýz velkého množství dat zachycených radioteleskopy. Aby však vědci mohli zkoumat podstatu záhadného signálu, potřebovali jej pozorovat v reálném čase. Něco takového ovšem nebylo vůbec snadné. 

Povedlo se to až v roce 2015: Emily Petroffová ze Swinburne University of Technology v Melbourne a její kolegové vyvinuli technologii, s jejíž pomocí bylo možné zachytit signál bezprostředně po jeho vzniku. „Trik“ fungoval a radioteleskop Parkes umožnil poprvé pozorovat rychlý rádiový záblesk – konkrétně FRB 140514 – doslova v přímém přenosu. Badatelé odhadli, že přiletěl ze vzdálenosti až 5,5 miliardy světelných let.

Jakmile vědci signál zachytili, ohlásili jeho souřadnice dalším pozemním teleskopům i vesmírným observatořím, aby místo jeho původu prozkoumaly na různých vlnových délkách. Přestože však odborníci přistihli záblesk přímo při činu, následné prohledávání oblohy záhadu FRB neobjasnilo. Nepodařilo se najít žádnou věrohodnou stopu, která by nám napověděla, jak tyto signály ve skutečnosti vznikají. Kosmická observatoř Swift sice objevila dva zdroje rentgenového záření, v nichž Nordical Optical Telescope (NOT) na ostrově La Palma rozeznal dva kvazary čili aktivní galaktická jádra; ty ovšem nejspíš neměly s rychlým rádiovým zábleskem vůbec nic společného. 

Opakovaná záhada

Donedávna to vypadalo, že z jednoho místa na obloze dorazí vždy jen jeden rádiový signál. Potvrzovalo by to představu, že FRB vznikají při nějaké katastrofické události. Jenže Jason Hessels z Universiteit van Amsterdam a jeho kolegové tvrdí, že zachytili hned deset nových rychlých rádiových záblesků a že všechny pocházejí z jediného místa – shodou okolností z téhož, odkud v roce 2012 přiletěl jiný signál. Pro Hesselsův tým šlo o skvělý objev, ale věda o rychlých rádiových záblescích se potýkala s velkou záhadou.

Dotyčný dřívější záblesk s označením FRB 121102 zachytil v roce 2012 portorický radioteleskop Arecibo. Vědci pak detailně sledovali oblast jeho původu, nic zajímavého však nenašli. Dramatický zvrat nastal loni, když Hesselsův tým detekoval v období od května do června celkem deset rádiových záblesků ze stejného místa. Podle Hesselse zmíněný objev fakticky vyvrací názor, že FRB vznikají při katastrofických srážkách či explozích. Mohlo by se údajně jednat o nějaký rotující zdroj záření, který občas naším směrem vyšle intenzivní rádiový signál – podobně jako pulzary. Pokud ovšem rychlé rádiové záblesky skutečně přilétají ze vzdálenosti miliard světelných let, muselo by jít o pulzar „nadopovaný hodně silnými steroidy“.

Pátrání po původu

Při jednom záblesku se během pár milisekund vyzáří energie, na níž by naše Slunce muselo pracovat celý den. Mezi prvními možnostmi původu záhadných signálů proto figurovaly exploze hvězd, jenže ty nejspíš musíme vyloučit. V takovém případě by totiž ze stejného místa přicházely i záblesky na jiných vlnových délkách. Malou nápovědu poskytuje odborníkům charakter polarizace rádiového záření záblesku, z něhož lze odvodit, že vznikl v blízkosti silného magnetického pole.

Vědci se domnívají, že k vyzáření FRB dochází z oblasti o velikosti maximálně několika stovek kilometrů, což je na vesmírné poměry opravdu málo. Jestli však záblesky přicházejí ze vzdálenosti milionů a miliard světelných let, musejí být nesmírně jasné. Ve hře je několik hypotéz o jejich vzniku, zatím ovšem žádná nepřevládla.

Blitzary a bílé díry

Jednu z možností představují srážky, ne však ledajaké. Zdrojem rychlých rádiových záblesků by mohly být děsivé kolize velice hustých objektů, jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry. Další variantu představují tzv. blitzary: Měly by vznikat jako pulzary s nadkritickou hmotností, jejichž zhroucení do černé díry brání jen nesmírně rychlá rotace. Jakmile by silné magnetické pole takového objektu jeho rotaci postupně zbrzdilo, mohl by se blitzar zhroutit do černé díry. Událost by doprovázel pouze rádiový výkřik, nikoliv gama- či rentgenový záblesk, protože magnetické pole blitzaru by do té doby „vyluxovalo“ hmotu v okolí. Potíž tkví v tom, že jsme blitzary zatím neobjevili, takže zůstávají v rovině hypotéz. 

Někteří vědci se ovšem domnívají, že by za rychlými rádiovými záblesky mohly být ještě exotičtější objekty. Podle teorií o kvantové gravitaci by se za jistých okolností mohla černá díra překlopit do podoby bílé díry, tedy objektu, který funguje jako černá díra naruby a vyvrhuje hmotu ven do okolního vesmíru. Vlnové délky, na nichž pozorujeme FRB, jsou shodou okolností blízké hodnotám, jež bychom u bílých děr očekávali. 

Nečekané násobky

K určování vzdálenosti zdroje rádiových záblesků používají vědci tzv. míru rozptylu (anglicky „dispersion measure“). Každý FRB pokrývá široký rozsah rádiových frekvencí – jako kdyby v rádiu hráli v celém FM pásmu stejnou písničku. Zároveň víme, že elektrony ve vesmírném prostoru záření rádiového záblesku rozptylují a zpomalují. Záření o vyšších frekvencích letí kosmem o něco rychleji než záření na nižších frekvencích. Čím větší je rozdíl v čase příletu záření rádiového záblesku na vyšších a nižších frekvencích – čili čím větší je míra jeho rozptylu –, tím větší by měla být vzdálenost, z níž záblesk dorazil.

Michael Hippke z Institutu analýzy dat v německém Neukirchen-Vluynu a jeho kolegové v roce 2015 zjistili, že míry rozptylu všech deseti známých rychlých rádiových záblesků odpovídají celočíselným násobkům čísla 187,5. Jedno z možných vysvětlení zní, že pokud rádiové záblesky přilétají z velké dálky, jsou v hlubokém vesmíru – miliardy světelných let od nás – velmi pravidelně rozmístěny jejich zdroje, přestože zatím nevíme, jaké. 

Hippke a jeho kolegové však považují za pravděpodobnější, že FRB pocházejí ze skupiny objektů v Mléčné dráze, které z nějakého důvodu vyzáří rádiové vlny na kratších frekvencích se zpožděním po záření na vyšších frekvencích – a toto zpoždění odpovídá násobkům čísla 187,5. Takové uspořádání objektů může vzniknout náhodně, s pravděpodobností asi 1 : 5 000, což tedy není úplně nemožné. Pokud se ovšem nejednalo o náhodu, jsme s rozumným vysvětlením podobného jevu zatím v koncích.

Extrémní pulzary versus extrémní omyl

Je možné, že existuje nějaký přirozený, avšak dosud neznámý proces, který vytvoří rádiové záblesky v pozorovaném uspořádání. Například pulzary vysílají rádiové vlny, jež ovšem nejsou tak intenzivní a tak uspořádané jako FRB. Třeba se v kosmu vyskytují nějaké vzácné a hodně speciální pulzary, kupříkladu z extrémně husté hmoty, jejichž chování by mohlo být podobně matematicky zvláštní. Také je možné – a v minulosti už k tomu došlo –, že rychlé rádiové záblesky nepocházejí z vesmíru, nýbrž že je vytvořila pozemská technologie. Nejsme neomylní a v mohutné záplavě nových přístrojů mohou figurovat takové, které nečekaně vyvolají iluzi podivných záblesků z kosmu. 

TIP: Největší exploze ve vesmíru jsou poháněny magnetary

Nedávno se například zjistilo, že původcem podobně záhadných signálů (jimž se přezdívalo perytony, podle jelenů s křídly z knihy Jorgeho Luise Borgese) je ve skutečnosti mikrovlnná trouba na observatoři. Perytony vytvářeli hladoví zaměstnanci radioteleskopu Parkes, když nedočkavě otevírali mikrovlnku ještě za chodu. Pokud jde ovšem o rychlé rádiové záblesky, většina odborníků se dnes kloní k názoru, že opravdu pocházejí z vesmíru.

Signály jiných civilizací?

Vzhledem ke zvláštní povaze FRB asi nepřekvapí, že zaznělo i podezření o jejich umělém mimozemském původu. Zmíněný názor však zůstává jen okrajový – používání rádiových záblesků k vesmírné komunikaci je totiž ve skutečnosti velice nepraktické. Podle Maury McLaughlinové z West Virginia University, která se podílela na objevu historicky prvního rychlého rádiového záblesku, je k vyslání signálu na mnoha frekvencích zároveň nutné použít skutečně hodně energie. Pokud FRB přicházejí z hlubin vesmíru daleko za hranicemi Mléčné dráhy, musela by je odpálit nepředstavitelně velká energie. A i kdyby pocházely z naší Galaxie, stále ještě by spotřebovaly množství energie, které by si mohla dovolit jedině technologicky velice rozvinutá civilizace, schopná monumentálního hvězdného inženýrství.