Астрономы выявили необычный источник быстрого радиовсплеска

Астрофизики отследили местоположение источника недавно зафиксированного быстрого радиовсплеска FRB 20200120E. Оказалось, что он расположен на расстоянии 11,7 миллиона световых лет, что делает ее ближайшим внегалактическим радиовсплеском. При этом связан он не с магнетаром, как предполагали ранее, а с шаровым скоплением звезд — необычным местом для зарождения быстрых радиовсплесков. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.org.

Быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts — FRB) — это чрезвычайно яркие и короткие радиоимпульсы, которые длятся доли секунды и за это время выбрасывают в космическое пространство энергию, эквивалентную испускаемой Солнцем в течение нескольких десятков тысяч лет. Впервые они были обнаружены в 2007 году, но их природа до сих пор остается загадкой.

В прошлом году ученым удалось связать несколько FRB с магнетарами — компактными бешено вращающимися нейтронными звездами с очень сильным магнитным полем и мощнейшими выбросами гамма- и рентгеновского излучения. Но обнаруженный в 2021 году быстрый радиовсплеск FRB 20200120E преподнес новые сюрпризы.

Астрономы отследили его местоположение до шарового скопления звезд в спиральной галактике M81, расположенной на расстоянии 11,7 миллиона световых лет, что в 40 раз ближе, чем любой другой известный внегалактический FRB. Поскольку в таких шаровых скоплениях находятся старые звездные популяции, и магнетаров там быть не может, ученые сначала усомнились в правильности определения источника радиовсплеска.

В новом исследовании авторы доказывают, что FRB 20200120E действительно происходит из шарового скопления M81, то есть механизм образования быстрых радиовсплесков шире, чем предполагали ранее.

"Поскольку в таких шаровых скоплениях находятся старые звездные популяции, эта ассоциация бросает вызов моделям FRB, которые используют магнетары, сформированные в сверхновой с коллапсом ядра, как источник излучения FRB", — пишут авторы статьи.

Они предлагают альтернативный вариант образования быстрых радиовсплесков. По мнению авторов, источником FRB может быть вовсе не магнетар, а рентгеновская двойная система с малой массой, такая как белый карлик и нейтронная звезда или нейтронная звезда и экзопланета. Поскольку шаровые скопления очень плотные, звезды в них могут взаимодействовать и даже сталкиваться друг с другом, создавая такие объекты, как рентгеновские двойные системы с малой массой и пульсары.

Время от времени в шаровых скоплениях обнаруживают быстро вращающиеся нейтронные звезды, известные как миллисекундные пульсары. Белый карлик, взаимодействующий с другой звездой и аккрецирующий ее, может набрать достаточно массы, чтобы коллапсировать в нейтронную звезду. Или по той же схеме могут слиться два белых карлика. Еще один вариант — аккрецирующая черная дыра.

Исследователи отмечают, что пока у них нет однозначных доказательств в пользу того или иного варианта. Ситуация осложняется тем, что в данном случае быстрый радиовсплеск не сопровождался рентгеновской или гамма-активности, которая обычно наблюдается вместе с FRB. Ученые склоняются к тому, что источником FRB 20200120E стала молодая, сильно намагниченная нейтронная звезда, образованная либо в результате коллапса белого карлика, вызванного аккрецией, либо в результате слияния компактных звезд в двойной системе.