Таинственный повторяющийся быстрый радиовсплеск отслежен в очень неожиданном месте

Недавно обнаруженный повторяющийся быстрый радиовсплеск (FRB) под названием FRB 20200120E углубляет тайну этих и без того глубоко загадочных космических сигналов.

Астрономы определили его местонахождение в галактике, расположенной на расстоянии 11,7 миллионов световых лет, что делает его самым близким из известных внегалактических быстрых радиовсплесков, в 40 раз ближе, чем следующий по близости внегалактический сигнал.

Но он также появляется в шаровом скоплении - скоплении очень старых звезд, а это совсем не то место, где можно было бы ожидать найти тип звезды, извергающей FRB.

Его открытие предполагает другой механизм образования этих звезд, что говорит о том, что FRB могут возникать в более широком диапазоне сред, чем мы думали.

FRB не дают покоя ученым с момента обнаружения первого FRB в 2007 году. Они состоят из чрезвычайно мощных сигналов из глубокого космоса, удаленных на миллионы световых лет, некоторые из них выделяют больше энергии, чем 500 миллионов Солнц, и обнаруживаются только в радиоволновом диапазоне.

Однако эти всплески шокирующе коротки, короче мгновения ока - всего лишь миллисекунды по продолжительности - и большинство из них не повторяются, что делает их очень трудными для предсказания, отслеживания и, следовательно, понимания.

Анализируя тонкую структуру этих радиосигналов, астрономы пытались определить тип объекта, который, по их мнению, может их вызывать, причем ведущей теорией были компактные объекты, такие как нейтронные звезды.

Затем, в 2020 году, произошел огромный прорыв. Наконец-то был обнаружен FRB изнутри галактики Млечный Путь, излучаемый магнетаром.

Магнетары - которых на сегодняшний день подтверждено не так много - представляют собой редкий тип нейтронных звезд, разрушившееся ядро мертвой звезды, масса которой от 8 до 30 раз больше массы Солнца. Нейтронные звезды маленькие и плотные, около 20 километров (12 миль) в диаметре, с максимальной массой около двух Солнц.

Магнетары, как следует из названия, добавляют к этому еще кое-что: абсолютно безумное магнитное поле - примерно в квадриллион раз мощнее магнитного поля Земли и в тысячу раз мощнее, чем у обычной нейтронной звезды.

Это возвращает нас к FRB 20200120E. Это меньшинство среди FRB - FRB, которое повторяет свои всплески - но, кроме этого, оно идеально подходит под профиль.

Однако, поскольку он повторяется, астрономам было легче определить место на небе, откуда он исходил. Проанализировав другие свойства сигнала, они смогли определить, что он прошел относительно небольшое расстояние.

Это привело их в 2021 году к спиральной галактике грандиозного дизайна под названием M81, хотя и с некоторой долей неопределенности. Точнее, исследователи полагали, что отследили FRB 20200120E до шарового скопления.

В исследовании, опубликованном на этой неделе в журнале Nature, группа астрономов подтвердила это местоположение.

Вот почему это проблема. Шаровые скопления - это компактные группы звезд, которые, как правило, очень старые и долгоживущие, а также имеют небольшую массу, не превышающую массу Солнца. Считается, что все их звезды образовались из одного и того же газового облака в одно и то же время; подобно маленькому городку, эти звезды доживают свое спокойное существование вместе.

Нейтронные звезды, как мы уже упоминали, обычно образуются из звезд большей массы, которые также имеют гораздо более короткий срок жизни на главной последовательности (сжигание водорода) - звезды типа OB. Поэтому, по общему правилу, вы не ожидаете найти нейтронные звезды или магнетары в шаровом скоплении.

"Здесь мы сообщаем о наблюдениях, которые локализовали FRB в шаровом скоплении, связанном с M81, где он находится на расстоянии 2 парсек от оптического центра скопления", - пишут исследователи в своей статье.

"В шаровых скоплениях находятся старые звездные популяции, что опровергает модели FRB, которые предполагают наличие молодых магнетаров, образовавшихся при коллапсе ядра сверхновой".

Однако не стоит бояться, потому что существует интересный прецедент.

Время от времени в шаровом скоплении обнаруживается тип быстро вращающейся нейтронной звезды, известной как миллисекундный пульсар. Поскольку шаровые скопления так плотно населены, звезды могут взаимодействовать и даже сталкиваться друг с другом, создавая такие объекты, как маломассивные рентгеновские бинары и пульсары.

По мнению исследовательской группы, это открывает другие интересные механизмы образования магнетаров, помимо коллапса ядра сверхновой массивной звезды. Маломассивный белый карлик, взаимодействующий с другой звездой и аккрецирующий ее материал, может набрать достаточную массу для коллапса в нейтронную звезду; или два белых карлика могут слиться, что приведет к тому же результату.

Возможно также, что источником FRB является вовсе не магнетар, а маломассивный рентгеновский бинар, например, белый карлик и нейтронная звезда или нейтронная звезда и экзопланета. Она также может быть аккрецирующей черной дырой.

Доказательства этих объяснений отсутствуют - нет рентгеновской или гамма-излучающей активности, которая обычно сопровождает такие системы, - но их все равно нельзя исключать.

Однако, каким бы ни был ответ, похоже, что FRB 20200120E всколыхнет все вокруг. Либо оно научит нас чему-то новому о взаимодействии звезд в шаровых скоплениях, либо даст нам новый канал образования FRB.

Поскольку это повторяющийся FRB, находящийся так близко от нас, он представляет собой редкую возможность детально исследовать эти загадочные сигналы.

О результатах исследования сообщается в журнале Nature.