Странный быстрый радиовсплеск бросает вызов астрономам
Группа астрономов обнаружила новый, быстрый, высокоактивный и повторяющийся радиовсплеск от компактного источника, который продолжает излучать более тусклый свет между каждым всплеском. Открытие этого всплеска, названного FRB 190520, поднимает новые вопросы о природе этих объектов.
Быстрые радиовсплески (FRB) - это всплески радиоволн длительностью несколько миллисекунд; некоторые из них происходят через регулярные промежутки времени или случайным образом. Их физическое происхождение до сих пор неизвестно, но в настоящее время предпочтительной причиной считаются магнетары - нейтронные звезды с интенсивным магнитным полем. FRB 190520 произвел всплеск радиоволн 20 мая 2019 года, зафиксированный 500-метровым сферическим радиотелескопом (FAST) на юго-западе Китая.
Последующие наблюдения с помощью Очень большого массива (VLA) показали, что этот источник излучает частые и повторяющиеся всплески радиоволн, между которыми излучение - хотя и более слабое - происходит непрерывно. В период с апреля 2020 года по сентябрь 2020 года за 18,5 часов наблюдений было обнаружено 75 всплесков. Данные также позволили определить местоположение источника: он находится на окраине карликовой галактики, почти в 3 миллиардах световых лет от Земли.
Это всего лишь второй случай, когда эксперты столкнулись с подобным FRB. Первый подобный объект, FRB 121102, был обнаружен в 2014 году благодаря анализу данных, собранных обсерваторией Аресибо, которая зафиксировала эти сигналы в ноябре 2012 года. Повторение FRB 121102 впервые позволило точно определить местонахождение его источника благодаря VLA (карликовая галактика, расположенная на расстоянии 3 миллиардов световых лет).
Эти два всплеска демонстрируют несколько сходств, включая тот факт, что выбросы из компактной области сохраняются между двумя всплесками. "Мы считаем, что всплеск и источник континуума, скорее всего, являются либо одним и тем же объектом, либо каким-то образом физически связаны друг с другом", — сказал в 2017 году Бенито Маркоте, астроном из Объединенного института VLBI ERIC, о всплеске FRB 121102.
Различия между FRB 190520 и FRB 121102 и всеми другими известными всплесками подтверждают ранее выдвинутую гипотезу о существовании двух различных типов FRB. "Отличаются ли те, которые повторяются, от тех, которые не повторяются? А как насчет постоянного радиоизлучения - часто ли оно встречается?" - спрашивает Кшитидж Аггарвал с факультета физики и астрономии Университета Западной Вирджинии, соавтор , описывающей FRB 190520.
Чтобы объяснить это различие, астрономы считают, что FRB могут быть произведены двумя разными механизмами, или что объекты, излучающие эти всплески, ведут себя по-разному на разных этапах своей эволюции.
Самый первый FRB был обнаружен в 2007 году (Дунканом Лоримером и Дэвидом Наркевичем), но ученые до сих пор не уверены, какое явление вызывает эти сигналы. Они могут быть произведены нейтронными звездами - в результате взрыва массивной звезды в сверхновую - или магнетарами.
Сегодня быстрые радиовсплески используются для исследования содержания ионизированных барионов в межгалактической среде. Чтобы лучше охарактеризовать эту промежуточную материю, астрономы анализируют ее влияние на радиоволны, излучаемые далекими объектами. В частности, когда радиоволны проходят через пространство, содержащее свободные электроны, высокочастотные волны распространяются быстрее, чем низкочастотные.
Это явление, которое ученые называют "рассеянием", позволяет определить плотность электронов в пространстве между исходным объектом и Землей. Аналогично, если эту электронную плотность можно оценить заранее, специалисты могут вывести приблизительное расстояние до объекта - этот метод часто используется для оценки расстояния до пульсаров.
Однако особенность FRB 190520 ставит этот подход под сомнение. Степень рассеивания этого сигнала указывает на то, что его источник находится на расстоянии от 8 до 9,5 миллиарда световых лет. Но независимое измерение, основанное на смещении света от галактики из-за расширения Вселенной, показывает, что источник находится на расстоянии всего около 3 миллиардов световых лет. "Это означает, что в окрестностях FRB находится много материи, что сбивает с толку любые попытки использовать его для измерения газа между галактиками", — сказал Аггарвал. Так что FRB, возможно, не являются хорошими "космическими маркерами", в конце концов.
Одна из гипотез, выдвинутых астрономами для объяснения разницы в измерениях расстояния, заключается в том, что FRB 190520 может быть "новорожденным", все еще окруженным материалом от сверхновой звезды, создавшей нейтронную звезду, которая, вероятно, и вызвала сигнал. Таким образом, когда этот материал в конечном итоге рассеивается в пространстве, дисперсия сигнала должна уменьшиться. Основываясь на этой гипотезе, команда считает, что повторение всплесков радиоволн в конечном итоге может быть характерно для "молодых" FRB - в этом случае их частота будет уменьшаться с возрастом.
Сегодня известно несколько десятков FRB, но многие вопросы об их происхождении и свойствах остаются без ответа. Открытие этого нового повторяющегося FRB позволит исследовать новые пути.