Z vesmíru prichádzajú záhadné signály. Vedci ich využijú na prevratnú vec a prepíšu fyziku

Predstav si, že by sme mali k dispozícii obrovskú vesmírnu baterku, ktorej lúč dokáže presvietiť miliardy svetelných rokov a odhaliť všetko, čo mu stojí v ceste. Presne takto chcú astronómovia využiť takzvané rýchle rádiové záblesky (FRB). Tieto extrémne silné, no len milisekundy trvajúce rádiové explózie prichádzajú z najvzdialenejších kútov vesmíru a nesú v sebe informácie, ktoré môžu prepísať základy modernej fyziky.

Hlavným nástrojom tohto ambiciózneho výskumu bude Square Kilometre Array (SKA) – gigantický rádiovej teleskop rozprestierajúci sa na dvoch kontinentoch. Hoci sa systém stále dokončuje a uvádza do prevádzky, vedci už presne vedia, ako jeho bezkonkurenčnú citlivosť využijú na dešifrovanie najväčších tajomstiev kozmu.

Nová vedecká štúdia publikovaná na predtlačovom serveri arXiv ukazuje, ako SKA premení tieto záhadné rádiové výboje na unikátne sondy. Ako vyplynulo z najnovších zistení, citlivosť tohto prístroja nám umožní zachytiť aj tie najslabšie záblesky na extrémne nízkych frekvenciách, ktoré doteraz pre naše staršie prístroje zostávali úplne neviditeľné.

Kozmické odtlačky prstov

Keď rýchly rádiový záblesk putuje vesmírom, musí prejsť cez obrovské množstvo medzigalaktickej hmoty. Táto cesta na ňom zanechá nezmazateľné stopy, ktoré astronómovia nazývajú kozmické odtlačky prstov. Prvým z nich je takzvaná disperzia. Bežná hmota totiž spomaľuje nízkofrekvenčné signály o niečo viac ako tie vysokofrekvenčné. Meraním tohto drobného oneskorenia dokáže SKA presne spočítať, cez koľko obyčajnej hmoty signál preletel.

To však nie je všetko. Ak záblesk preletí cez magnetické pole, jeho polarizácia sa jemne skrúti. Podobne prechod cez kozmickú plazmu signál rozptýli. SKA dokáže tieto jemné zmeny prečítať s neuveriteľnou presnosťou, čím nám poskytne detailnú mapu inak neviditeľných magnetických polí a plynových mračien vo vesmíre. Tieto merania sú kľúčové aj pre ochranu našich technológií, keďže podobné vesmírne javy môžu ovplyvňovať aj naše okolie – napríklad nedávno vedci zistili, že blízky vesmír skrýva neviditeľné mínové pole vo vesmíre, ktoré ohrozuje najdrahšiu satelitnú infraštruktúru ľudstva.

Freepik (Úprava redakcie)

Chystá sa váženie svetla a test Einsteina

Vedci plánujú s pomocou týchto vesmírnych bateriek vykonať tri zásadné fyzikálne testy. Ten prvý znie takmer bizarne: chcú zvážiť fotón. V školách nás učia, že základná častica svetla nemá žiadnu hmotnosť. Ide však o teoretický predpoklad, ktorý sa na Zemi nedá stopercentne overiť. Ak by mal fotón hoci len nepredstaviteľne mikroskopickú hmotnosť, rádiové vlny s rôznou energiou by sa pohybovali rozdielnou rýchlosťou. Na dráhe dlhej miliardy svetelných rokov by sa toto oneskorenie už dalo zmerať a SKA má na to dostatočnú citlivosť.

Druhým testom je opätovné preverenie Alberta Einsteina a jeho všeobecnej teórie relativity. Konkrétne pôjde o test princípu ekvivalencie. Sledovaním toho, ako gravitácia masívnych kôp galaxií ovplyvňuje rôzne frekvencie prichádzajúceho rádiového záblesku, dokážu vedci potvrdiť alebo vyvrátiť Einsteinove predpovede s presnosťou, o akej sa doteraz nikomu nesnívalo.

Lov na neviditeľnú tmavú hmotu

Poslednou veľkou výzvou je hľadanie tmavej hmoty. Ak existuje takzvaná ultraľahká tmavá hmota, v galaxiách by mala vytvárať extrémne husté objekty nazývané solitonické jadrá. Keď cez jedno z takýchto jadier preletí rýchly rádiový záblesk, zanechá to v jeho disperznom vzorci špecifickú stopu. SKA bude prvým teleskopom, ktorý dokáže tieto jemné anomálie odhaliť a priniesť tak priamy dôkaz o existencii tejto záhadnej substancie.

Square Kilometre Array sa ukazuje ako vedecký nástroj novej generácie, ktorý ďaleko presahuje bežné pozorovanie oblohy. Schopnosť využiť divoké a prudké kozmické explózie na testovanie fundamentálnej fyziky posunie naše chápanie vesmíru na úplne novú úroveň. Hoci na plné spustenie teleskopu si ešte niekoľko rokov počkáme, už teraz je jasné, že pôjde o revolúciu, ktorá prepíše učebnice fyziky.

Čítajte viac z kategórie: Novinky