Самый далёкий радиовсплеск пришёл из эпохи через 3 млрд лет после Большого взрыва
Космический телескоп James Webb обнаружил галактику, из которой пришёл самый далёкий известный быстрый радиовсплеск FRB 20240304B. Сигнал возник, когда возраст Вселенной составлял всего около 3 млрд лет.
Быстрые радиовсплески — это очень короткие, продолжительностью всего несколько миллисекунд, вспышки радиоизлучения. Они приходят из далёких галактик и могут выделять за мгновение огромное количество энергии. Что именно создаёт большинство таких сигналов, учёные пока точно не знают.
FRB 20240304B зарегистрировали 4 марта 2024 года с помощью южноафриканского радиотелескопа MeerKAT. Астрономам удалось достаточно точно определить положение источника, но даже крупнейшие наземные телескопы не увидели в этом месте галактику. Тогда исследователи обратились к телескопу James Webb.
Инфракрасная камера Webb обнаружила очень слабую галактику именно там, откуда пришёл радиосигнал. Затем спектрограф телескопа измерил её красное смещение — 2,148. Это позволило установить, что всплеск произошёл примерно через 3 млрд лет после Большого взрыва.
Сама галактика оказалась неожиданно маленькой. По оценке исследователей, она примерно в тысячу раз менее массивна, чем можно было ожидать от галактики, связанной с подобным радиовсплеском. При этом в ней активно рождаются новые звёзды, а значительная часть её звёзд могла сформироваться всего за несколько десятков миллионов лет.
Это даёт подсказку о возможном источнике FRB. Одно из объяснений связывает быстрые радиовсплески со столкновением двух нейтронных звёзд, но таким системам обычно требуется много времени, чтобы сблизиться. Для очень молодой галактики этот сценарий выглядит менее вероятным.
Другой возможный источник — магнетар, молодая нейтронная звезда с чрезвычайно сильным магнитным полем. Магнетар может появиться вскоре после взрыва массивной звезды, поэтому активное звездообразование в галактике FRB 20240304B лучше согласуется с такой версией. Однако исследование не доказывает, что именно магнетар вызвал этот всплеск.
Рекордная дальность сигнала позволила использовать его и для изучения пространства между галактиками. По пути к Земле радиоволны проходят через разреженный газ и крупные космические структуры, которые оставляют заметный след в сигнале.
В FRB 20240304B исследователи обнаружили влияние двух таких структур. Одна из них оказалась ранее неизвестным скоплением галактик с красным смещением около 0,3, а вторая — расположенным гораздо ближе скоплением Девы, находящимся примерно в 54 млн световых лет от Земли.
Таким образом, быстрые радиовсплески позволяют изучать не только объекты, которые их создают. Чем дальше находится источник, тем больший участок Вселенной проходит сигнал и тем больше информации он может принести о почти невидимом веществе между галактиками.
Астрономы рассчитывают находить всё более далёкие FRB с помощью MeerKAT и будущих радиотелескопов. James Webb, в свою очередь, сможет определять их галактики-хозяева и помогать выяснить, в каких условиях возникают эти мощные и очень короткие радиосигналы.
Исследование в журнале Science.