Астрономы уловили мощный радиовсплеск из карликовой галактики, удаленной от нас на 3 миллиарда световых лет

Происхождение коротких и сверхэнергетических радиоволн остается неизвестным.

Отредактировано 2023-25-06
FAST гигантская радиообсерватория зафиксировала быстрый радиовсплескКрупнейший в мире радиотелескоп FAST в процессе строительства. Гигантская обсерватория почувствовала повторяющийся FRB.

Исходящие из глубин космоса мощные взрывы проявляются в данных астрономов как быстрый всплеск радиоволн. Быстрые радиовсплески (БРВ), как их называют, могут нести столько энергии в одном импульсе, сколько наше Солнце излучает за 100 лет. Но поскольку всплески часто длятся всего несколько тысячных долей секунды, радиоастрономы обычно не имеют достаточного контекста, чтобы понять смысл этих драматических космических событий или определить, где именно возникли вспышки. Таким образом, FRB являются одной из величайших загадок астрономии.

Ученые мало что знают о причинах этих бурных извержений радиоволн. Некоторые теоретики предполагают, что взрывы происходят в результате столкновения чрезвычайно плотных объектов, таких как черные дыры или нейтронные звезды. Другие предполагают, что FRB возникают в результате коллапса далеких звезд.

Теперь астрономы накапливают доказательства, необходимые им для того, чтобы сложить кусочки головоломки FRB вместе - недавно замеченный всплеск имеет два ключевых признака, которые могут помочь астрономам взглянуть на эти загадочные взрывы более пристально.

Последнее обнаружение FRB поступило с пятисотметрового сферического радиотелескопа с апертурой (FAST) в Гуйчжоу, Китай. Но этот взрыв был не просто одной вспышкой в данных астрономов. Он повторяется спорадически, поэтому исследователи смогли обнаружить его в ходе последующих наблюдений на телескопах по всему миру. Описанный в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature, FRB 20190520B также связан с постоянным источником радиоизлучения между этими вспышками. Источник находится на краю карликовой галактики на расстоянии около 3 миллиардов световых лет от Земли.

Чтобы понять смысл FRB, исследователи ищут события, подобные этому, которые повторяются. "Главный вопрос для всех - это история его происхождения", - говорит автор исследования Ди Ли, главный научный сотрудник телескопа FAST, возглавляющий радиоотдел Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук. "Мы действительно хотим знать, какой астрономический объект или какая физика может породить такую яркую вещь".

Подавляющее большинство FRB, которые астрономы обнаружили с момента их первого открытия в 2007 году, были отдельными, индивидуальными событиями. Из более чем 500 всплесков, которые были замечены, только около 5 процентов повторяются.

Большинство из них, которые не повторяются, представляют собой дополнительную проблему для последующего исследования. "Хотя они очень яркие, это единичные события", - говорит Ли. "К тому времени, когда вы вычлените его из данных, это может произойти на следующий день или даже через месяц. И тогда вы просто не сможете вернуться назад... вы не сможете поймать этот космический взрыв в самом начале".

Однократное событие интригует. Но повторение - это то место, где исследователи начинают выводить закономерности для более глубокого понимания явлений.

Именно поэтому последнее открытие FSB дает исследователям шанс собрать воедино кусочки головоломки этого всплеска. Это всего лишь второй случай обнаружения повторяющегося FSB с постоянным источником более слабых радиоволн между импульсами, после того, как в 2012 году был обнаружен первый. С тех пор были обнаружены и другие ретрансляторы, но ни один из них не был связан с постоянным радиоисточником, что дает астрономам больше фактуры для изучения.

"Первое только ставит больше вопросов. Второй, третий и четвертый помогут нам получить ответы на эти вопросы", - говорит Навин Шридхар, кандидат наук по астрофизике в Колумбийском университете, который изучает FRBs и проводит моделирование для определения физики таких явлений. Он не принимал участия в новом исследовании. "Это чрезвычайно новый класс явлений, и каждый дополнительный источник и точка данных - это просто золото".

Ученые пытаются выяснить, какой двигатель приводит в действие эти мощные взрывы, и как много разных вещей могут вызывать FRB. Частью этой работы является определение места возникновения всплесков в космосе, но исследователи также группируют эти явления в различные классы. В настоящее время они в основном разделены на ретрансляторы и не ретрансляторы. Ассоциация с постоянным радиоизлучением добавляет еще один нюанс.

Благодаря этому новому обнаружению "мы можем с уверенностью сказать, что [FRB, обнаруженный в 2012 году] не является выбросом", - говорит Шридхар. Но параллельные FRB могут представлять собой целую отдельную категорию взрывов. Поэтому мы не можем положить все FRB в одну корзину и сказать: "Хорошо, все FRB ведут себя таким образом". Это указывает на рождение нового класса FRBs".

Возможно, есть и другое объяснение, предполагает Ли. Эти два ретранслятора могут быть более молодыми FRB, считает он. Эта идея связана с тем, что можно ожидать увидеть сразу после взрыва. Обломки не сразу рассеиваются. Потребуется некоторое время, чтобы этот материал распространился в космосе. Если астрономы заметят всплески на ранних стадиях, то это более плотное облако выбросов может быть источником постоянного радиоизлучения. Это также объясняет, почему она так активна, говорит Ли.

Хотя новое обнаружение FRB имеет ключевые сходства с первым повторяющимся FRB, обнаруженным в 2012 году, это не совсем то же самое, говорит Шридхар. Кроме того, по его словам, теория о том, что эти всплески особенно молоды, основывается на предположениях о том, что является их движущей силой. Если за это отвечает магнетар (нейтронная звезда с чрезвычайно сильным магнитным полем), говорит он, то это было бы логично. Но если источником является, скажем, класс бинарных черных дыр, которые поглощают материю из близлежащих звезд, то они также могут обнаружить эту радиосигнатуру - и она будет становиться сильнее с течением времени.

"Нам действительно необходимо знать, каково окружение FRB, чтобы определить двигатель, который приводит его в действие", - говорит Шридхар.

В конце концов, взрывы радиоволн - явление не редкое. Ученые подсчитали, что каждый день во Вселенной происходят сотни FRB, которые можно обнаружить на Земле. Но исследователи только начинают прощупывать поверхность в понимании этого загадочного явления. И FRBs - не единственная космическая загадка.

"Мы живем в очень динамичной вселенной", - говорит Ли. "Мы постоянно находим эти странные, иногда труднопостижимые, загадочные вещи. Во Вселенной гораздо больше неизвестных вещей, чем уже известных".

Поправка (27 июня 2022 года): Ранее в статье говорилось, что быстрый радиовсплеск, недавно обнаруженный в Китае, повторяется через регулярные интервалы времени, тогда как на самом деле он повторяется спорадически. Это было исправлено.