Πώς οι αστρονόμοι έλυσαν το μυστήριο του περίτονου

Στη σειρά

Έκανα Μεγάλο Λάθος

,

PopSci

εξερευνά ατυχίες και παρεξηγήσεις, σε όλη τους τη ντροπή και τη δόξα.

Οι αστρονόμοι δεν μπορούν παρά να μαγευτούν με γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις, ή FRB, χάρη στη μυστηριώδη φύση τους. Αυτοί οι τεράστιοι παλμοί ραδιοκυμάτων εκτοξεύονται προς τη Γη από το διάστημα, συχνά από πέρα ​​από τον Γαλαξία μας. Αλλά αυτές οι εκρήξεις σχεδόν παραμερίστηκαν ως θόρυβος σχεδόν πριν από 10 χρόνια, όλα λόγω μιας γκάφας το μεσημέρι. Τα FRB είναι πραγματικά σήματα από το διάστημα, αλλά ένα πολύ παρόμοιο ραδιοκύμα, γνωστό ως περίτονο, προέρχεται από ένα γήινο λάθος.

Όταν ανακαλύφθηκε το πρώτο FRB το 2006, οι ερευνητές ήξεραν ότι είχαν βρει κάτι απροσδόκητο – αλλά δεν ήξεραν τι ήταν. αστρονόμοι του Πανεπιστημίου της Δυτικής Βιρτζίνια

Ντάνκαν Λόριμερ

και

Maura MacLaughlin

περνούσαν μέσα από παλιά πλήθη ραδιοτηλεσκοπικών παρατηρήσεων, αναζητώντας σήματα από πάλσαρ, τα γρήγορα περιστρεφόμενα φλοιά νεκρών αστεριών. Τα πάλσαρ πάλλονται επειδή έχουν φωτεινούς πίδακες που σαρώνουν τη Γη, σαν διαστρικός φάρος. Μια μέρα, ένας μαθητής που εργαζόταν σε αυτό το έργο ήρθε με ένα παράξενο εύρημα: έναν παλμό περισσότερο από εκατό φορές πιο φωτεινό από το αναμενόμενο.

Η πρώτη σκέψη της ομάδας ήταν ότι θα μπορούσε να είναι παρεμβολή από ραδιοφωνικές μεταδόσεις με βάση τη Γη, αλλά αυτή η έκρηξη είχε όλα τα συνηθισμένα δακτυλικά αποτυπώματα από κάτι που προερχόταν από το διάστημα – ήταν σίγουρα κάτι νέο και περίεργο που είχε δημιουργήσει το σύμπαν. Αυτοί

δημοσίευσε αυτή την ανίχνευση στο έγκριτο περιοδικό

Επιστήμη

το 2007

και αυτή η πρώτη ανακάλυψη FRB έγινε γνωστή ως το

«Έσκασε ο Λόριμερ».

Η έκρηξη Lorimer ώθησε περισσότερες αναζητήσεις, με ομάδες αστρονόμων να ψάχνουν ραδιοφωνικά δεδομένα για να δουν αν έχασαν κάποιο FRB σε προηγούμενες παρατηρήσεις. Τα FRB ήταν άπιαστα. Τα χρόνια πέρασαν χωρίς να ανακαλύψω νέα.

Ωστόσο, οι αστρονόμοι βρήκαν έναν άλλο τύπο σήματος το 2007:

το περίτον

. Κανείς δεν ήξερε τι ακριβώς ήταν, αλλά εμφανιζόταν σε δεδομένα ραδιοτηλεσκοπίου για δεκαετίες, έμοιαζε κάπως με FRB και προερχόταν ξεκάθαρα από τη Γη – όχι από το διάστημα, όπως είχε ισχυριστεί ότι ήταν η έκρηξη Lorimer.

Αυτά τα περιτόνια “βασικά προκαλούν αμφιβολίες για το αρχικό γεγονός”, λέει ο Lorimer. Ακόμη και το όνομά του προκαλεί αυτήν την αμφιβολία – το μυθολογικό περίτον, που δημιούργησε ο Αργεντινός συγγραφέας Χόρχε Λουίς Μπόρχες, είναι ένα πλάσμα από πουλί αλκών που ρίχνει μια παραπλανητική ανθρώπινη σκιά. «Πολλοί άνθρωποι μόλις προχώρησαν».

Όχι όμως όλοι. Εκείνη την εποχή, ένας μεταπτυχιακός φοιτητής στην Αυστραλία ονόμασε

Έμιλυ Πετρόφ

έγραφε τη διδακτορική της διατριβή στα FRB. Ο σύμβουλός της, όμως, ανησυχούσε τόσο πολύ για τα περίτονα που της ζήτησε να φτάσει στο βάθος του μυστηρίου. «Η γραμμή μεταξύ των δύο [perytons and FRBs] ήταν αρκετά θολή ώστε να είναι ανησυχητική», λέει. Κατά τη διάρκεια της διδακτορικής της εργασίας, παρουσίαζε νέα αποτελέσματα στην ερευνητική της ομάδα, για να την αντιμετωπίσει μόνο με την ίδια ερώτηση, θυμάται: «Αυτό είναι υπέροχο, αλλά έχουμε βρει ακόμα τα περίτονα;»

[Related: Astronomers spot repeating radio burst patterns from deep space]

Η Emily και οι συνεργάτες της συγκέντρωσαν όλες τις υποδείξεις σχετικά με τα περύτονα που παρατηρήθηκαν στις τοπικές εγκαταστάσεις τους,

Παρατηρητήριο Parkes

. Οι Peryton εμφανίστηκαν μόνο όταν το τηλεσκόπιο ήταν στραμμένο σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις, έτσι οι επιστήμονες συμπέραναν ότι έπρεπε να ήταν κάτι στο αστεροσκοπείο. Τα συστήματα παρακολούθησής τους έδειξαν μια απότομη αύξηση της ενέργειας την ίδια στιγμή που παρατηρήθηκε ένα περίτονο τριγύρω

2,5 gigahertz

, μια κοινή συχνότητα που χρησιμοποιούν WiFi, Bluetooth, συσκευές κουζίνας και άλλα ηλεκτρονικά είδη. Εξετάζοντας τα παλιά δεδομένα αποκάλυψε ότι αυτές οι αιχμές είχαν συμβεί από το 1998, επομένως η αιτία έπρεπε να είναι η τεχνολογία δεκαετιών. Και το πιο καταραμένο—συνέβαιναν πολύ πιο συχνά την ώρα του μεσημεριανού γεύματος.

Όλες οι πινακίδες έδειχναν τα μικροκύματα, που βρίσκονταν στα δύο κτίρια από τα οποία φαινόταν να προέρχονται τα περίτονα. Αλλά τι ακριβώς

σχετικά με

τα μικροκύματα έκαναν αυτό το σήμα; Το προσωπικό του αστεροσκοπείου δοκίμασε τα πάντα: νερό μικροκυμάτων, ψήσιμο σε μικροκύματα διαφορετικά τρόφιμα, χρήση διαφορετικών ρυθμίσεων και πολλά άλλα. Καθώς πειραματίζονταν, ένας μηχανικός στεκόταν δίπλα στον φούρνο μικροκυμάτων, επικοινωνώντας με ένα φορητό ραδιόφωνο με έναν άλλο μηχανικό στο τηλεσκόπιο. Τελικά, προσπάθησαν να παραβιάσουν τον κύριο κανόνα των μικροκυμάτων – να ανοίξουν την πόρτα ενώ ήταν ακόμα σε λειτουργία.

Και voila, εμφανίστηκε το peryton.

[Related: Two bizarre stars might have beamed a unique radio signal to Earth]

Το μυστήριο λύθηκε με μια ξεκάθαρη, ικανοποιητική απάντηση. Απάντηση στο αποτέλεσμα,

δημοσιεύεται στο περιοδικό

Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας


το 2015, ήταν ηλεκτρικό. «Έχω ακούσει από καθηγητές πανεπιστημίου, καθηγητές γυμνασίου, ότι διδάσκουν αυτή την εργασία ως το πώς λειτουργεί η επιστήμη», προσθέτει ο Petroff, ο οποίος τώρα εργάζεται ως βοηθητικό προσωπικό στο Ινστιτούτο Perimeter στον Καναδά. «Δεν νομίζω ότι είχα ποτέ τόσο ικανοποιητική στιγμή στην έρευνά μου».

Με την επίλυση του μυστηρίου του περίτονου, οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να αφιερώσουν περισσότερο χρόνο στο παζλ των FRB. Τελικά εντόπισαν μια δεύτερη παρτίδα FRB το 2013, έξι χρόνια μετά την αρχική έκρηξη του Lorimer, και ο αριθμός τους έφτασε σχεδόν τις δώδεκα μέχρι το 2015. Η ορμή δεν δείχνει επίσης σημάδια διακοπής, καθώς η

Καναδικό όργανο CHIME

ανακαλύπτει πολλαπλά FRB καθημερινά. Οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου έχουν επίσης μια πληθώρα άλλων τηλεσκοπίων για την υπόθεση: το

Τηλεσκόπιο Green Bank

στη Δυτική Βιρτζίνια, πρόδρομοι του

Συστοιχία τετραγωνικών χιλιομέτρων

στη Νότια Αφρική, η

Deep Synoptic Array

στην Καλιφόρνια και

ΑΣΚΑΠ

στην Αυστραλία. «Δέκα χρόνια από τώρα, θα έχουμε πιθανώς πάνω από 50.000 FRB», λέει ο Lorimer.

Οι αστρονόμοι έχουν επίσης επιτέλους μια ιδέα για το τι είναι αυτά τα πράγματα στην πραγματικότητα

είναι

. Η κορυφαία θεωρία ανιχνεύει τα FRB στα μαγνητάρια, που περιστρέφονται νεκρά αστέρια (παρόμοια με τα πάλσαρ) με εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία. «Όταν περιστρέφεσαι σε ένα καρουζέλ, έχεις κάποια περιστροφική ενέργεια λόγω του γεγονότος ότι περιστρέφεσαι», εξηγεί η Alice Curtin, μεταπτυχιακή φοιτήτρια αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο McGill. Αλλά τα μαγνητάρια αποθηκεύουν επίσης ενέργεια στα μαγνητικά τους πεδία. «Πιστεύουμε ότι είναι κάτι που έχει να κάνει με την πιθανή απελευθέρωση ενέργειας από τα μαγνητικά τους πεδία που θα μπορούσαν να τροφοδοτούν τα FRB».

Τα FRB έχουν επίσης αποδειχθεί ότι είναι μια εξαιρετική πηγή για την εξερεύνηση του σύμπαντος. «Τα FRB κωδικοποιούνται με πληροφορίες για όλα τα πράγματα μεταξύ μας και αυτών», προσθέτει ο Curtin. Οπλισμένοι με τον πρόσφατα διευρυμένο κατάλογό τους με FRB, οι αστρονόμοι μπορούν να παρακολουθούν τη δυσδιάκριτη σκόνη και αέριο που γεμίζουν τα κενά μεταξύ των αστεριών. Όταν το FRB ταξιδεύει μέσω της ύλης στο διάστημα, μέρη του επιβραδύνονται, λερώνοντας το FRB σε όλες τις συχνότητες. Εξετάζοντας την ποσότητα του επιχρίσματος, οι επιστήμονες μπορούν να προσεγγίσουν την ποσότητα του υλικού. Μόλις νωρίτερα φέτος, μια ομάδα χρησιμοποίησε FRB για να

εξερευνήστε τον Γαλαξία, ανακαλύπτοντας ότι ο γαλαξίας μας έχει στην πραγματικότητα λιγότερη ύλη από την αναμενόμενη

.

Τα Peryton ανήκουν στο παρελθόν: Τα ραδιοπαρατηρητήρια έχουν πλέον αυστηρότερους κανόνες για τη χρήση μικροκυμάτων. Αλλά άλλες πηγές ραδιοπαρεμβολών αυξάνονται, απειλώντας την ικανότητα των αστρονόμων να παρατηρούν τον νυχτερινό ουρανό.

Οι διαβόητοι δορυφόροι Starlink του SpaceX

για παράδειγμα, είναι

καταστρέφοντας τις λεγόμενες ραδιοήσυχες ζώνες γύρω από μεγάλα τηλεσκόπια

. Το μέλλον φαίνεται τρανταχτό για κάποια επίγεια αστρονομία και δεν θα είναι τόσο εύκολο να λυθεί όσο το να σβήσετε έναν φούρνο μικροκυμάτων.

Αλλά, προς το παρόν, η ιστορία του φούρνου μικροκυμάτων που παράγει peryton είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα λάθους με ένα ικανοποιητικό επιστημονικό συμπέρασμα – και μια διασκεδαστική ιστορία. «Όταν μιλάω σε ανθρώπους για FRB, ή ακόμα και για ραδιοαστρονομία», λέει ο Petroff, «κάποιος θα αναφέρει σχεδόν πάντα τους φούρνους μικροκυμάτων».