Кіріспе
Астрономиялық радио көз – ғарышта күшті радио толқындар шығаратын объект. Радиоэмиссияның көптеген түрлі көздері бар. Мұндай объектілер ғаламдағы ең қатал және қуатты физикалық процестердің қатарына жатады.
An astronomical radio source is an object in outer space that emits strong radio waves. Radio emission comes from a wide variety of sources. Such objects are among the most extreme and energetic physical processes in the universe.
Тарих
1932 жылы американ физигі және радиоинженер Карл Янски Құс жолы галактикасының ортасынан келетін, белгісіз көзден шыққан радио толқындарды анықтады. Янски Белл зертханасы үшін радиожиіліктің кедергілерінің пайда болуын зерттеді. Ол "белгісіз шығу тегі бар, тұрақты сызылған дыбыс сияқты статикалық" құбылысын тапты, соңында ол оның ғарыштан келгенін түсінді. Бұл ғарыштан радио толқындарды алғаш рет анықтау болды. Бірінші радио аспанының картасын Грот Ребер жасады, және ол 1941 жылы аяқталды. 1970 жылдары Құс жолындағы кейбір жұлдыздар радио сәуле шығаратыны анықталды, олардың ең күштісі бірегей екі жұлдыздан тұратын MWC 349 болды.
Күн
Ең жақын жұлдыз болғандықтан, Күн көптеген жиіліктердегі ең жарқын сәулелену көзі болып табылады, радиоспектрдегі 300 МГц-ге (1 метр толқын ұзындығы) дейін. Күн тыныш күйде болғанда, ұзын толқын ұзындықтарында галактикалық фондық шу басымдық танытады. Геомагниттік дауылдар кезінде Күн тіпті осы төмен жиіліктерде де басым болады.
Юпитер
Юпитер магнитосферасындағы тұтқындалған электрондардың тербелісі күшті радиосигналдар тудырады, әсіресе дециметрлік диапазонда айқын байқалады. Юпитердің магнитосферасы планетаның полярлық аймақтарынан шығатын радиоэмиссияның қарқынды эпизодтарына себеп болады. Юпитердің серігі Иодағы жанартаулық белсенділік Юпитер магнитосферасына газды жібереді, нәтижесінде планетаның айналасында бөлшектерден тұратын тор пайда болады. Ио осы тордың ішінде қозғалғанда, өзара әрекеттесу Альфвен толқындарын тудырады, олар иондалған материяны Юпитердің полярлық аймақтарына жеткізеді. Соның салдарынан циклотрондық мазер механизмі арқылы радио толқындары пайда болады және энергия конус тәрізді бет бойымен таралады. Жер осы конусты қиып өткенде, Юпитерден шыққан радиоэмиссиялар Күннің радиоэмиссиясынан басып өтеді.
Ганимед
2021 жылы жаңалықтар агенттіктері хабарлағандай, ғалымдар 2016 жылдан бері Юпитер планетасының айналасында орбитада жүрген Juno ғарыш кемесі арқылы Ганимед спутнигінен FM радио сигналын анықтады. Бұл сигнал планетаның магнит өрісінің сызықтары оның спутнигінің сызықтарымен байланысатын жерде тіркелді. Хабарламаларға сәйкес, бұл циклотрондық мазер тұрақсыздығының нәтижесінде туындаған және WiFi сигналдарымен де, Юпитердің радио шығарылымдарымен де ұқсас. Радио шығарылымдары туралы зерттеу 2020 жылдың қыркүйегінде жарияланды, бірақ онда бұл сигналдар FM сипатында немесе WiFi сигналдарымен ұқсас екені туралы мәліметтер келтірмеген.
Супернова қалдықтары
Супернованың қалдықтары көбінесе кеңінен тараған радиоэмиссияны көрсетеді. Мысалдарға Cassiopeia A, аспандағы ең жарқын экстрагалактикалық радио көзі және Жүрек тұмандығы жатады.
Пульсарлар
Кейде суперновалар пульсар деп аталатын тығыз, айналатын нейтронды жұлдыздарды қалдырады. Олар зарядталған бөлшектердің ағындарын шығарады, бұл ағындар радиоспектрде синхротрон сәулесін тудырады. Мысалы, Краб пульсары – алғаш ашылған пульсар. Пулсарлар мен квазарлар (өте қашық галактикалардың тығыз орталық ядролары) екеуі де радиоастрономдар тарапынан табылды. 2003 жылы астрономдар Паркс радиотелескопын пайдаланып, бір-бірінің айналысында жүретін екі пульсарды ашты – мұндай жүйенің алғашқы мысалы.
РТҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚҚ
Ротациялық радио транзиенттері (RRAT) – 2006 жылы Ұлыбританиядағы Манчестер университетінің Жодрелл Банкі обсерваториясының Маура Маклафлин басқаратын командасы тапқан нейтронды жұлдыздардың бір түрі. RRAT-тардың радиоэмиссия шығаратыны және олардың уақытша сипатынан оларды табудың өте қиын екеніне сенімді. Алғашқы тыраныстар күніне бір секундтан кем уақытқа созылатын радиоэмиссияны (кейде RRAT жарқыраулары деп аталады) анықтауға мүмкіндік берді. Басқа да бір реттік импульстар сияқты, оларды жердегі радиокедергілерден ажырату үшін ерекше сақтық қажет. Сондықтан, есептеулерді бөлісу және Astropulse алгоритмі RRAT-тарды одан әрі табуға көмектеседі.
Жұлдыздар түзілетін аймақтар
Қысқа радио толқындары жұлдыздар туып жатқан газдың тығыз бұлттарындағы күрделі молекулалардан шығарылады. Спиральды галактикаларда бейтарап сутегі мен көміртек моноксидінен тұратын бұлттар бар, олар радио толқындарын шығарады. Осы екі молекуланың радиожиіліктері арқылы Сарыағаш галактикасының кең аумағы картаға түсірілді.
Радиогалактикалар
Көптеген галактикалар күшті радиоэмитерлер болып табылады, олар радиогалактикалар деп аталады. Олардың ішінде ең танымалдары – Centaurus A және Messier 87. Квазарлар ("квазижұлдызды радио көздері" деген сөздің қысқартылған түрі) – нүктелік радио көздерінің алғашқыда ашылғандарының бірі болды. Квазарлардың өте үлкен қызыл жылжуы олардың алысқа орналасқан белсенді галактикалық ядролар екенін көрсетті, олардың қара тесіктермен қуаттанатынына сенімді. Белсенді галактикалық ядролар зарядталған бөлшектердің ағындарын шығарады, олар синхротрон сәулесін шығарады. Мысалы, 3C 273 – аспандағы ең жарық оптикалық квазар. Бірігіп жатқан галактикалар шоғырында көбінесе тараңқы радиоэмиссия байқалады.
Космикалық микротолқынды фон
Космостық микротолқындық фон – Үлкен жарылыстан қалған қара денелік сәулелену (шамамен 13,8 миллиард жыл бұрын болған және ғаламның бастауы болған жылдам кеңею).
Галактикадан тыс импульстер - жылдам радиожарылыстар
Д. Р. Лоример және басқалар архивтік зерттеу деректерін талдап, Кіші Магеллан бұлтынан 3° қашықтықта орналасқан, ұзақтығы 5 миллисекундтан кем 30 джански шашыраған импульстік жарылысты анықтады. Олар жарылыстың сипаттамалары біздің Галактикамызбен немесе Кіші Магеллан бұлтымен физикалық байланысты болмауын көрсетеді деп хабарлады. Жақында жарияланған мақаласында олар ғаламдағы бос электронды контенттің қазіргі модельдері жарылыстың 1 гигапарсектен жақын қашықтықта екенін білдіреді деседі. 90 сағаттық қосымша байқаулар кезінде басқа жарылыстар тіркелмегені, оның супернова немесе релятивистік объектілердің бірігуі сияқты бірегей оқиға болғанын көрсетеді. Мұндай оқиғалар күніне жүздеген рет орын алуы мүмкін, ал олар анықталған жағдайда космологиялық зондтар ретінде пайдаланылуы мүмкін. Astropulse SETI@home сияқты радиопульсарлық зерттеулер миллисекундтық ұзақтықтағы импульстік жарылыстар сияқты оқиғаларды радио аспанында бақылаудың сирек мүмкіндіктерінің бірін ұсынады. Байқалған құбылыстың жекелеген сипатының салдарынан, оның көзі әлі де болжамдық болып қала береді. Мүмкіндіктерге қара тесік пен нейтрон жұлдызының соқтығысуы, екі нейтрон жұлдызының соқтығысуы, екі қара тесіктің соқтығысуы немесе әлі қарастырылмаған құбылыстар кіруі мүмкін. 2010 жылы Паркс телескопынан алынған 16 ұқсас импульс туралы хабарлама пайда болды, олардың Жерден шыққандығы анық болды, бірақ 2013 жылы төрт импульс көзі анықталды, бұл нақты галактикадан тыс импульстік популяцияның болуын растады. Бұл импульстер жылдам радио жарылыстары (FRB) деп белгілі. Алғашқы байқалған жарылыс Лоример жарылысы деп аталды. Блитзарлар олардың бір түсіндірмесі болып табылады.
Бастапқы қара тесіктер
Үлкен жарылыс моделі бойынша, Үлкен жарылыстан кейінгі алғашқы бірнеше сәтте қысым мен температура ең жоғары деңгейде болды. Осы жағдайларда материя тығыздығының шағын ауытқулары қара тесіктерді құруға жеткілікті тығыздыққа ие жергілікті аймақтардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Жоғары тығыздықтағы көптеген аймақтар ғаламның кеңеюі салдарынан жылдам тарап кетер болса да, алғашқы қара тесік тұрақты болып, бүгінгі күнге дейін сақталады. Astropulse жобасының мақсатының бірі – «Хокинг сәулеленуі» арқылы буланып кетуі мүмкін болатын шағын қара тесіктерді анықтау. Мұндай шағын қара тесіктердің Үлкен жарылыс кезінде пайда болғаны болжанады, бұл қазіргі кезде белгілі қара тесіктерден өзгеше. Мартин Рис теориясына сәйкес, Хокинг сәулеленуі арқылы жарылатын қара тесік радио толқынында анықтауға болатын сигналды тудыруы мүмкін. Astropulse жобасы осы булану Astropulse-тың анықтай алатын радио толқындарын құрайды деп үміттенеді. Булану тікелей радио толқындарын жасамайды. Оның орнына, жоғары энергиялы гамма сәулелері мен бөлшектерінен тұратын, кеңейіп келе жатқан от шарларын құрайды. Бұл от шарлары айналадағы магнит өрісімен өзара әрекеттесіп, оны сыртқа итеріп, радио толқындарын тудырады.
ЕТ
Бұрынғы іздеулер, Ozma жобасымен басталган түрлі "жерден тыс интеллектіні іздеу" (SETI) жобалары, біздің радиостанцияларымызға ұқсас тар жолақты сигналдар түріндегі сыртқы байланысты іздеді. Астропульс жобасы, біз сыртқы өркениеттер қалай байланысатынын білмейміз екен, мұндай іздеудің бір жақты болуы мүмкін деп санайды. Сондықтан, Астропульс зерттеуін физикалық құбылыстарды іздеу барысындағы қосымша нәтиже ретінде, тар жолақты SETI@home зерттеуімен бірге қарастыруға болады.
Басқа да анықталмаған құбылыстар
2005 жылы күшті жарылысқан радио көзін ашқан NRL астрономы, доктор Джозеф Лацио: "Таңқаларлығы, аспан X және гамма сәулелері ұзындығындағы уақытша нысандарға толы екені белгілі болса да, радио импульстарын іздеуге онша күш жұмсалмады, ал астрономиялық нысандар үшін оларды шығару әдетте оңайырақ" деді. Когерентті дедисперсия алгоритмдерін пайдалану және SETI желісі ұсынған есептеу қуаты бұрын ашылмаған құбылыстарды табуға мүмкіндік беруі мүмкін.