Астрофизика

Астрономы впервые точно определили происхождение одного быстрого радиовсплеска

Время от времени наши радиотелескопы раскрывают тайну. Одна вспышка, столь же мощная в радиоволнах, как полмиллиарда Солнц, сконденсировалась в вспышку, которая длится не более нескольких миллисекунд. Теперь, впервые, астрофизики проследили один из этих одноразовых быстрых радиовсплесков (FRBs) до его источника.

«Это большой прорыв, которого ждали в этой области с тех пор, как астрономы обнаружили быстрые радиовсплески в 2007 году», - сказал астроинжен Кит Баннистер из Австралийской организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO).

Сигнал был назван FRB 180924 - они названы в честь даты обнаружения - и он возник на окраине галактики размером с Млечный путь, примерно в 3,6 миллиарда световых лет от Земли.

Закрепление этого могло бы помочь нам наконец понять, что вызывает эти одноразовые FRB.

Это только второй быстрый радиосигнал, который когда-либо был прослежен до места. Первый, называемый FRB 121102, является особым случаем, потому что он многократно прерывается. Именно это повторение позволило астрономам отследить его до области звездообразования в карликовой галактике на расстоянии более 3 миллиардов световых лет.

Но разовые вспышки вспыхивают в небе без предупреждения, что делает их невозможными для предсказания и чрезвычайно трудными для отслеживания.

Тем не менее это то, чего достигла международная команда астрономов, используя усовершенствованный набор радиоантенн, называемый Австралийский квадратный километраж Array Pathfinder (ASKAP).

Производя 10 триллионов необработанных измерений в секунду по всему небу, ASKAP может обнаружить большее количество быстрых радиовсплесков, чем когда-либо прежде.

Тем не менее как правило, FRB обнаруживаются по факту, так как астрономы идентифицируют их, анализируя эти данные за несколько недель, ища единственное измерение среди миллиардов.

На этот раз команде удалось поймать его в действии.

«Примерно за треть секунды мы поняли, что у нас был этот быстрый радиосигнал, который только что прошел по телескопу, и поэтому мы собрали и сохранили последние три секунды данных, которые прошли через чашки ASKAP - около 3 миллиардов измерений "объяснил астрофизик Адам Деллер из Технологического университета Суинберна.

«Это позволяет нам воспроизводить живые действия в течение трех секунд, снова и снова, столько раз, сколько нам нужно».

Измеряя абсолютно крошечную временную задержку между тем, когда сигнал попал в каждую из 36 тарелок ASKAP - мы говорим о миллиардных долях секунды здесь - команда смогла триангулировать точку происхождения FRB в двух измерениях в пространстве.

Затем три самых мощных в мире оптических телескопа - Gemini, Keck и VLT - были набраны для расчета третьего измерения: расстояния.

Результат оказался неожиданным. Взрыв произошел примерно в 13 000 световых лет от центра массивной галактики размером с Млечный Путь, которая больше не образует новых звезд.

Вы можете видеть это на изображении ниже - сине-желтый шарик - это галактика, а черный круг - это то, откуда пришел FRB 180924. Это прямой контраст с источником FRB 121102, крошечной карликовой галактики, разрывающейся со звездообразованием.

«Это говорит о том, что быстрые радиовсплески могут быть произведены в различных средах, или что, казалось бы, одноразовые всплески, обнаруженные до сих пор ASKAP, генерируются другим механизмом ретранслятора», - отметил Деллер.

Самое последнее исследование FRB 121102 предполагает, что его источником является нейтронная звезда, но другие гипотезы включают черные дыры, пульсары со звездами-компаньонами, взрывающиеся пульсары, тип звезды, называемый блицаром, связь с гамма-всплесками (которые, как мы теперь знаем, могут быть вызваны столкновением нейтронных звезд) или магнетары, испускающие гигантские вспышки.

Но это не только две исходные галактики, которые отличаются. Сами сигналы тоже имеют отличия.

Электромагнитный сигнал от FRB 121102 почти полностью закручен, что означает, что он должен был проходить через сильное магнитное поле на пути к Земле.

FRB 180924, напротив, не был скручен, и он был намного сильнее, чем всплески FRB 121102.

«Модель молодого магнетара» довольно хорошо работает для 121102 (для этого она и была разработана), но ей сложно объяснить наш всплеск, в частности тот факт, что она происходит из галактики с небольшим количеством молодых звезд», - сказал Баннистер.

«Таким образом, теоретики, возможно, должны вернуться к чертежной доске, чтобы объяснить наш всплеск, скорректировав модель молодого мангетара или найдя совершенно другое объяснение нашей модели».

Лучший способ выяснить это - найти источники более быстрых радиопомех, которые должны стать проще теперь, когда команда продемонстрировала, что это возможно.

И это скажет нам не только о быстрых радиовспышках, но и о всей Вселенной - потому что задержка между началом взрыва и концом может сказать нам, через сколько газа он прошел на своем пути к Земле.

В свою очередь, это может рассказать нам о рассеянной, трудноизмеримой материи в пространстве между галактиками. Неудивительно, что астрономы так взволнованы.

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Back to top button