Ples među zvezdama

Nedavno je objavljeno da su kanadski astronomi sa opservatorije „CHIME“ u Britanskoj Kolumbiji, koristeći neobičnu kombinaciju četiri polucilindrične antene, od kojih je svaka dugačka sto metara, detektovali seriju radio-signala nepoznatog porekla koji do nas stižu iz dubokog svemira. Vest o tome prvo je objavljena u prestižnom naučnom magazinu „Nature“.

Stručan naziv za ovu pojavu je „Fast Radio Burst“ (FRB) odnosno „brzi radio-blesak“ (autor ovog teksta uz najbolju volju nije uspeo da pronađe potpuno prikladan prevod ovog pojma na srpski jezik). U pitanju je iznenadni nalet radio-talasa u širem frekventnom opsegu, koji traje svega nekoliko milisekundi. I pored toga, ukupna energija jednog ovakvog bleska može da premaši ukupnu energiju koju Sunce generiše tokom pedeset ili sto godina. Pojavu je otkrio Dankan Lorimer 2007. godine prekopavajući stare podatke sa radio-teleskopa i od tada je zabeleženo nekoliko desetina sličnih jednako misterioznih pojava.

foto: nasa

Koliko danas znamo o mehanizmu nastanka ovog fenomena? Vrlo malo. Jedino u šta smo sigurni je to da nemaju zemaljsko poreklo, da ne potiču ni iz Sunčevog sistema niti iz naše matične galaksije. Rastojanje do izvora meri se milijardama svetlosnih godina, što znači da je vreme koje je „poplavnom talasu“ potrebno da stigne do naše planete uporedivo sa starošću čitave vasione (oko 13,7 milijardi godina). Sa druge strane, prilično pouzdano se zna da izvor zračenja nije veći od par stotina kilometara i da ima približno sferni oblik. Detekcija signala emitovanog sa tako kolosalne daljine i iz tako malog izvora moguća je samo ako je izvor tog signala nešto jako moćno i, verovatno, prilično egzotično.

Skoro svi visoko-energetski fenomeni u kosmosu koji su do sada otkriveni i uspešno objašnjeni vezani su za eksplozije „supernova“, crne rupe i neutronske zvezde.

KOLAPS ZVEZDE: Supernova je poslednja faza u životu masivne zvezde koja je istrošila svoje nuklearno gorivo. Praktično ugašena iznutra, zvezda kolabira pod pritiskom sopstvene težine. Brzo i masovno urušavanje zvezde dovodi do oslobađanja ogromne količine energije i eksplozije čiji blesak može da zaseni sjaj čitave galaksije sastavljene od stotinu milijardi zvezda. Ono što ostaje nakon takve eksplozije je neutronska zvezda: minijaturna, brzo rotirajuća, super-gusta grudva materije koja emituje karakteristične pulseve elektromagnetnog zračenja. U ekstremnim slučajevima, kada je umiruća zvezda jako masivna, kolaps zvezde u nestajanju ništa ne može da zaustavi: celokupna njena preostala masa biva sabijena u tačku beskonačne gustine iz čije okoline ništa ne može da pobegne, čak ni svetlost. Pređete li jednu jasno definisanu granicu, takozvani „horizont događaja“, svi putevi vode u centar crne rupe i svaka komunikacija sa spoljašnjim svetom postaje nemoguća. Zbog svoje ekstremne gravitacije, crne rupe i neutronske zvezde „proždiru“ materiju oko sebe. Pad materije u crnu rupu izaziva njeno ekstremno zagrevanje a samim tim i emisiju talasa visokih energija. Zamislite sad sasvim moguću situaciju da se dve crne rupe ili neutronske zvezde međusobno spoje, takav događaj s lakoćom može da generiše energiju koju danas ima prosečan FRB pa i mnogo više od toga (vidi okvir).

Šta je to što je ovaj poslednji registrovani blesak učinilo tako posebnim, do te mere da su vest o njemu prenele čak i naše novine koje o nauci pišu samo kad neki napredni državni funkcioner doktorira po skraćenom postupku na nekom još naprednijem „Megadens“ univerzitetu? Tipičan radio-blesak je „jednokratan“, tj. moguće ga je osmotriti samo jednom u jednoj tački nebeskog svoda. FRB je nalik na „kosmičku petardu“, retko kada će se dve „detonacije“ desiti na istom mestu. Ovoga puta naučnici su nabasali na izvor čiji se radio-bleskovi ponavljaju u pravilnim razmacima, a potiču iz još uvek neidentifikovanog kosmičkog objekta na rastojanju od oko milijardu i po svetlosnih godina. Do sada je bio poznat još samo jedan ovako „pravilan“ izvor radio-talasa.

Naučnici imaju u opticaju nekoliko teorija. Po jednima, izvor zračenja je brzo rotirajuća neutronska zvezda, po drugima, to su dve neutronske zvezde koje „plešu“ jedna oko druge pre neko što se u kataklizmičnom sudaru spoje u jednu. Tu su još neke egzotične teorije: „blicar“ (neutronska zvezda koja se pod teretom sopstvene mase upravo transformiše u crnu rupu) ili crna rupa koja upravo „guta“ neki veliki „komad“ materije.

SIGNALI SAMIMA SEBI: Sve to, naravno, ne zanima mnogo našu štampu, koja je do sada više papira potrošila na horoskop nego na sve naučne teme zajedno. Naučnici još uvek nemaju teoriju o poreklu signala koja bi se zasnivala na do sada poznatim prirodnim fenomenima. Ako nemamo objašnjenje, onda imamo misteriju, a misterije su plodno tlo za svakojake spekulacije. Upravo je nedostatak validnog objašnjenja zaintrigirao široke narodne mase. Naveliko se piše o antenama veličine Zemlje pomoću kojih vanzemaljci šalju signale ka nama u očajničkoj nadi da će ih ovde neko registrovati i dešifrovati. Tu su, zatim, vanzemaljski svemirski brodovi koji špartaju kosmosom, a ono što mi detektujemo na Zemlji je trenutak kada oni upale ili ugase ogromne motore koji pokreću njihove svemirske krstarice. Ima tu i pomalo sprdnje: fizičar Robert Mekniz kaže da je signal verovatno ljudskog porekla, da smo ga poslali samima sebi iz prošlosti u budućnost kao opomenu da ne brukamo ostatak galaksije i da ne potežemo teoriju o vanzemaljcima čim nešto ne umemo da objasnimo.

Tačno je da naučnici nisu odbacili mogućnost veštačkog porekla radio-talasa koje smo upravo detektovali na Zemlji, ali tu teoriju obično stavljaju na kraj spiska mogućih uzroka sa naznakom „malo verovatno“. Radio-blesak koji smo nedavno otkrili nije jedini periodični, pravilan signal koji do nas dopire iz dubina kosmosa. Neutronske zvezde, recimo, takođe emituju snažno elektromagnetsko zračenje u matematički pravilnim ciklusima i taj mehanizam je danas prilično dobro objašnjen iako se u početku mislilo da signal takve pravilnosti mogu da kreiraju jedino vanzemaljci. Imajte takođe u vidu da je signal koji smo otkrili putovao do nas skoro dve milijarde godine i da iz njega ništa ne možemo da zaključimo o današnjem identitetu inteligentnih pošiljalaca, ako ih je ikad bilo i ako ih još uvek ima.

Pol Anderson, poznati naučni novinar, ipak smatra da sve opcije treba da ostanu na stolu: „U ovom trenutku, mi ovu pojavu ne umemo da objasnimo. Da li je ona prirodnog porekla? Verovatno da, naročito ako uzmemo u obzir iskustvo iz prethodnih sličnih situacija. Ali ne treba da budemo ni previše isključivi. Ako je šansa da su vanzemaljci umešani u ovo mala, to ne znači da ih već sada treba izbaciti iz priče. Ako sa ovim nemaju ništa danas, možda će imati s nečim drugim sutra.“

Gama zraci

POGLED SA ZEMLJE: Mapa svemira oslikana gama zracima i snimljena satelitskim teleskopom Fermi

U svemiru postoje još dramatičnije i „eksplozivnije“ pojave od širokopojasnih radio-bleskova koji su ovih dana u centru pažnje. Deo elektromagnetnog spektra sa najmanjim talasnim dužinama rezervisan je za gama zrake čija energija višestruko prevazilazi energiju rendgenskih („iks“) zraka, ultraljubičastog, vidljivog ili infracrvenog svetla… Na našoj planeti sa gama zracima susrećemo se svakodnevno: oni su nusproizvod raspada prirodno radioaktivnih elemenata koji su svuda oko nas, a ima ih i u kosmičkom zračenju, koje neprekidno zapljuskuje našu planetu. Generišu se i u nuklearnim elektranama, koje zbog toga imaju višestruke i komplikovane mehanizme zaštite. Zbog visoke prodornosti i energije našli su korisnu primenu u medicini: „gama nož“, najsavremenije sredstvo za lečenje tumorskih promena na mozgu koristi višestruke, precizno usmerene snopove gama zraka koji, fokusirani u jednu tačku, efikasno uništavaju maligno tkivo bez neželjenih propratnih dejstava.

S vremena na vreme količina gama zraka koja dopire do nas iz vasione iznenada skoči. I ova pojava je kratkotrajna, od delića sekunde do nekoliko časova, ali zato spektakularna: nijedna druga elektromagnetska pojava u Univerzumu nema taj „sjaj“ i tu energiju. Ako je tipičan FRB nalik na pucanj petarde, gama bleskovi su prave termonuklearne eksplozije. Ilustracije radi, samo jedna „poplava“ gama zraka nosi sa sobom energiju koju će naše Sunce emitovati tokom svih deset milijardi godina svoga života. Događaj je izuzetno redak: po pravilu ga registrujemo u galaksijama koje su udaljene milijardama svetlosnih godina od nas, a između dva bleska koja dolaze iz iste galaksije može da prođe i po nekoliko stotina hiljada godina. O njihovom poreklu ne znamo mnogo, ali se veruje da su, baš kao i FRB, vezani za dramatične, poslednje trenutke života velikih zvezda.

Bleskovi gama zraka otkriveni su slučajno krajem šezdesetih godina pomoću vojnih satelita kojima su Amerikanci špijunirali nuklearne aktivnosti Sovjetskog Saveza. Misteriozna pojava u početku je bila klasifikovana kao vojna tajna, a obelodanjena je tek nekoliko godina kasnije kad je postalo jasno da Sovjeti sa njom nemaju ništa. Ovi bleskovi potencijalno su opasni za Zemlju i život na njoj. Ukoliko bi se desili u našoj blizini, mogli bi da dovedu do delimičnog ili potpunog uništenja ozonskog omotača i drastičnog povećanja ultraljubičastog zračenja. Hemijske promene u atmosferi dovele bi do stvaranja fotohemijskog „smoga“ koji bi uticao na proces fotosinteze i tako poremetio sve lance ishrane u prirodi. Povećana količina azotovih oksida u atmosferi proizvela bi kisele kiše, koje bi mogle da opustoše velike površine plodnog zemljišta.

U ekstremnom slučaju, ako bi izvor gama zračenja bio u našem neposrednom zvezdanom komšiluku, moglo bi da dođe i do katastrofalnih promena sa nesagledivim posledicama po život na našoj planeti. Pre oko 450 miliona godina broj biljnih i životinjskih vrsta naprasno je prepolovljen. Pretpostavlja se da je ovo masovno istrebljenje (inače, drugo po veličini u istoriji naše planete) bilo izazvano eksplozijom izuzetno masivne supernove u blizini Sunčevog sistema. Gama zraci su za svega nekoliko sekundi uništili ozonski omotač i živi svet izložili smrtonosnim nivoima ultraljubičastog zračenja. Bili su potrebni milioni godina da se život na Zemlji koliko-toliko oporavi. Tako nešto dešavalo se bar nekoliko puta u prošlosti i desiće se, sasvim sigurno, i u budućnosti. Pitanje je samo – kada?