Быстрый радиовсплеск повторяется по строго определенному шаблону и ученые не могут понять почему

После проведения новых радионаблюдений астрономы исключили основное объяснение цикличности особенно интересного повторяющегося космического сигнала.

Речь идет о сигнале FRB 20180916B, который повторяется с периодичностью в 16,35 дней. Согласно существующим гипотезам, это может быть результатом взаимодействия между тесно вращающимися звездами; однако новые обнаружения - которые включают наблюдения быстрых радиовсплесков (FRB) на самых низких частотах - не имеют смысла для такой бинарной системы.

"Ожидалось, что сильные звездные ветры от спутника источника быстрых радиовсплесков позволят большей части синего, коротковолнового радиоизлучения покинуть систему. Но более красное длинноволновое радио должно блокироваться сильнее или даже полностью", - говорит астрофизик Инес Пастор-Марасуэла из Амстердамского университета и ASTRON в Нидерландах.

"Существующие модели бинарных ветров предсказывали, что всплески должны светиться только синим цветом или, по крайней мере, длиться там гораздо дольше. Но мы наблюдали два дня более синих радиовсплесков, а затем три дня более красных радиовсплесков. Теперь мы исключаем первоначальные модели - должно происходить что-то еще".

Быстрые радиовсплески - одна из самых захватывающих загадок космоса. Это чрезвычайно короткие всплески очень мощных радиоволн малой длины - длительностью всего в миллисекунды, за это время выделяется столько энергии, сколько 500 миллионов Солнц. Большинство обнаруженных FRB-источников были замечены лишь однажды, что делает их непредсказуемыми и трудными для изучения.

Несколько FRB-источников были обнаружены повторно, хотя большинство из них делали это нерегулярно. FRB 20180916B является одним из двух исключений, которые повторяются циклически, что делает его отличным примером для изучения этих загадочных событий.

В прошлом году ученые также получили важную информацию о том, что может быть причиной FRB - первый такой сигнал, обнаруженный внутри Млечного Пути. Он был извергнут магнетаром - типом нейтронной звезды с безумно мощным магнитным полем.

Но это не означает, что дело полностью решено. Мы не знаем, почему некоторые FRB повторяются, а другие нет, например, и почему в повторяющихся FRB периодичность была обнаружена лишь в редких случаях.

Когда было обнаружено, что FRB 20180916B повторяются циклически, одним из ведущих объяснений было то, что нейтронная звезда, испустившая всплеск, находится в бинарной системе с орбитой 16,35 дня. Если бы это было так, то более низкочастотные и длинные радиоволны должны были бы изменяться под воздействием заряженного ветра частиц, окружающих бинарную систему.

Пастор-Марасуэла и ее коллеги использовали два телескопа для одновременных наблюдений FRB - радиотелескоп Low Frequency Array (LOFAR) и Вестерборкский синтезирующий радиотелескоп, расположенные в Нидерландах. Когда они проанализировали данные, то обнаружили более красные длины волн в данных LOFAR - это означает, что двоичные ветры не могли присутствовать, чтобы блокировать их.

Как и другие низкочастотные поглощающие или рассеивающие механизмы, такие как плотные электронные облака.

"Тот факт, что некоторые быстрые радиовсплески живут в чистой среде, относительно незамутненной плотным электронным туманом в галактике-хозяине, очень интересен", - сказал астроном Лиам Коннор из Амстердамского университета и ASTRON.

"Такие чистые быстрые радиовсплески позволят нам найти неуловимую барионную материю, которая остается неучтенной во Вселенной".

Итак, если бинарное объяснение исключено, что может быть причиной периодичности? 

Одно из объяснений, предложенное в прошлом году, связано с одним объектом, например, вращающимся магнетаром или пульсаром. Считалось, что это объяснение хуже подходит для данных, чем бинарный ветер заряженных частиц, поскольку эти объекты имеют колеблющееся вращение, которое и создает периодичность, и ни один из них, как известно, не колеблется так медленно.

Но после того, как бинарный ветер был исключен из рассмотрения, благодаря наблюдениям LOFAR и Вестерборка, медленно колеблющийся магнетар снова стал рассматриваться. А это говорит о том, что нам еще многое предстоит узнать как о магнетарах, так и о FRBs.

"Изолированный, медленно вращающийся магнетар лучше всего объясняет поведение, которое мы обнаружили", - сказал Пастор-Марасуэла.

"Это очень похоже на работу детектива - наши наблюдения значительно сузили круг возможных моделей быстрых радиовсплесков".

Исследование было опубликовано в журнале Nature.