Многие быстрые гамма-всплески, по-видимому, происходят из массивных галактик

С тех пор как быстрые гамма-всплески, или быстрые радиовсплески (FRB), были впервые замечены в 2007 году, астрономы пытаются расшифровать их происхождение и значение. Эти чрезвычайно короткие и мощные радиоимпульсы приходят из далеких регионов Вселенной, и их точные источники до сих пор окутаны тайной.

Однако недавнее исследование международной группы под руководством Критти Шармы из Калифорнийского технологического института позволило обнаружить новую интересную разгадку: многие FRB, по-видимому, возникают в массивных галактиках.

Команда, в основном используя данные, собранные канадским радиотелескопом CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment), определила происхождение нескольких FRB и заметила повторяющуюся закономерность: большинство этих сигналов исходит от галактик с большой массой, в основном эллиптических.

Происхождение быстрых гамма-всплесков

В отличие от других спекулятивных теорий, эта корреляция с массивными галактиками представляет собой первое наблюдательное свидетельство, которое напрямую связывает FRB с определенным типом галактической среды. Полученные командой данные показывают, что обнаруженные FRB исходят не только от массивных эллиптических галактик, но и от галактических регионов с особыми физическими свойствами, такими как наличие сильно усиленных магнитных полей и среды с низким уровнем звездообразования.

Это позволяет предположить, что происхождение FRB связано с экстремальными энергетическими процессами, которые происходят в галактиках с высоким содержанием темной материи и древним звездным населением.

Согласно модели, изложенной в исследовании, возможно, что взаимодействие между сильно намагниченными нейтронными звездами, или магнетарами, и ионизированным газом, присутствующим в эллиптических галактиках, создает условия для FRB-событий. Эти магнетары могут возникать в результате слияния нейтронных звезд или образования изолированных нейтронных звезд, которые в среде с высокой плотностью плазмы и сильным магнитным полем могут генерировать очень короткоживущие, но высокоэнергетические радиовзрывы.

Таким образом, природа массивных галактик, по-видимому, создает необходимые условия для запуска этих явлений, что также подтверждается пространственным распределением FRB относительно галактических ядер.

Такой сценарий делает наблюдаемые FRB своего рода «следами» экстремальной магнитной активности в галактиках с низким уровнем звездного рождения. И, следовательно, со звездным населением с определенными массовыми и возрастными характеристиками.

Важность открытия

До этого исследования происхождение FRB было настолько неопределенным, что в некоторых случаях становилось достоянием спекулятивных теорий без каких-либо конкретных доказательств в их поддержку. Таким образом, данные этого исследования впервые подтверждают прямую корреляцию между FRB и присутствием массивных галактик. Это указывает на то, что эти сигналы не являются случайными событиями, а могут быть подвержены влиянию уникальных характеристик галактического окружения.

Изучение массивных галактик с помощью FRB может помочь астрономам исследовать внутренние структуры этих галактик, включая распределение древних звезд и темной материи, что поможет прояснить роль последней в формировании высокоэнергетических явлений.

Благодаря новым наблюдениям, запланированным телескопами нового поколения, такими как Square Kilometre Array (SKA), астрономы рассчитывают получить больше деталей о среде происхождения FRB и процессах, которые их порождают. Действительно, возможность картирования распределения темной материи с помощью этих экстремальных радиосигналов может предложить новый способ изучения структуры Вселенной.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, доступно здесь в препринт-версии.