Чье космическое «сердцебиение» исходит из галактики в миллиардах световых лет от Земли?

Интерферометрический радиотелескоп CHIME обнаружил необычный радиосигнал из галактики, удаленной от нас на миллиарды световых лет. Он вспыхивает с удивительной быстротой, как "сердцебиение", и является самым длинным из когда-либо каталогизированных.

Интенсивные радиовсплески из далеких галактик, обычно вызванные экстремальными космическими явлениями с участием звезд, классифицируются как быстрые радиовсплески (FRB). Обычно они длятся не более нескольких миллисекунд и не повторяются. Однако недавно радиотелескоп CHIME в Канаде обнаружил странный и постоянный радиосигнал из галактики, расположенной в миллиардах световых лет от нас, который, похоже, вспыхивает с удивительной регулярностью.

Исследователи Массачусетского технологического института, участвовавшие в наблюдениях, обозначили сигнал как FRB 20191221A, и в настоящее время это самый продолжительный FRB с наиболее четкой периодической структурой, обнаруженной на сегодняшний день. Этот новый сигнал сохраняется до трех секунд, что примерно в 1000 раз дольше, чем у обычного FRB. В этом временном интервале команда обнаружила всплески радиоволн, повторяющиеся каждые 0,2 секунды в четком периодическом режиме, похожем на настоящее космическое сердцебиение.

С момента открытия первого FRB в 2007 году во Вселенной были обнаружены сотни подобных радиовсплесков. Самый последний из них - Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME), интерферометрический радиотелескоп, состоящий из четырех больших параболических рефлекторов. Он расположен в Радиоастрофизической обсерватории Доминиона в Британской Колумбии, Канада, и непрерывно наблюдает за небом во время вращения Земли. Он предназначен для улавливания радиоволн, излучаемых водородом на самых ранних стадиях развития Вселенной.

С момента начала наблюдений за небом в 2018 году CHIME обнаружил сотни FRB из разных частей неба.

Сигнал был обнаружен CHIME 21 декабря 2019 года и потенциально является очень необычным. Оказалось, что он излучает регулярные радиоволны: они состояли из четырехдневных всплесков, которые повторялись каждые 16 дней. Этот 16-дневный цикл указывал на периодический характер активности с необычайно точными периодическими пиками длительностью около трех секунд. Как настоящее сердцебиение.

Источник сигнала находится в далекой галактике в нескольких миллиардах световых лет от Земли. Что именно может быть источником, остается загадкой. Однако астрономы подозревают, что сигнал может исходить от пульсара или магнетара - двух различных типов нейтронных звезд. Известно, что коллапсировавшие ядра звезд-гигантов, которые являются чрезвычайно плотными и быстро вращающимися, излучают периодические сигналы: при вращении они производят излучение, похожее на маяк.

Откуда берется этот периодический сигнал?

Анализируя сигнал, исследователи Массачусетского технологического института обнаружили сходство с излучениями радиопульсаров и магнетаров в нашей галактике. Главное отличие заключается в том, что FRB 20191221A кажется более чем в миллион раз ярче.

Даниэле Мичилли, постдокторант Института астрофизики и космических исследований имени Кавли Массачусетского технологического института, утверждает, что яркие вспышки могут исходить от далекого радиопульсара или магнетара, который обычно становится менее ярким при вращении. И который, по неизвестной причине, выбросил серию ярких вспышек в редкое трехсекундное окно, которое CHIME, к счастью, удалось поймать. В связи с этим он объясняет:

CHIME обнаружил множество FRB с различными свойствами. Мы видели, как некоторые из них живут внутри очень турбулентных облаков, в то время как другие, похоже, обитают в чистой среде. По свойствам этого нового сигнала мы можем сказать, что вокруг этого источника существует облако плазмы, которое должно быть чрезвычайно турбулентным.

Команда MIT надеется обнаружить другие периодические сигналы из этого источника. Они могут помочь уточнить наше понимание его источника и нейтронных звезд в целом. Кроме того, частота всплесков и то, как она меняется по мере удаления источника от Земли, может быть использована для измерения скорости расширения Вселенной.

Телескопы нового поколения обещают обнаруживать тысячи FRB в месяц, поэтому вероятность обнаружения других периодических сигналов, подобных тому, который услышал CHIME, будет выше. И возможность понять, что может быть причиной этого экстремального сигнала, который мы никогда не видели раньше.