Новый таинственный сигнал повторяется из далекой галактики, и он странный

Недавно обнаруженный источник повторяющихся быстрых радиовсплесков углубил загадку того, что именно может порождать эти мощные вспышки.

Источник, впервые обнаруженный в 2019 году и названный FRB 190520B, похоже, часто извергает миллисекундные всплески мощных радиоволн.

Это позволило астрономам провести анализ, который раскрывает информацию о том, откуда он исходит во Вселенной, и о пространстве вокруг него. Эти анализы позволяют предположить, что в огромном космосе, вероятно, существует более одного механизма, способного производить эти странные всплески.

Быстрые радиовсплески (БРВ), как следует из названия, представляют собой очень быстрые всплески излучения (длительностью всего миллисекунды), которые ярко вспыхивают в радиоволновом диапазоне.

Большинство из них исходит из других галактик (только один источник был обнаружен в Млечном Пути), и они чрезвычайно яркие, за одно мгновение выделяя столько энергии, сколько 500 миллионов Солнц.

Большинство таких вспышек было обнаружено лишь однажды: они появляются из ниоткуда, вспыхивают один раз, и больше мы их не видим. Это делает их практически невозможными для предсказания и очень сложными для отслеживания и изучения.

Но несколько источников (теперь уже три) были обнаружены повторно, и они предлагают дразнящую возможность понять, что происходит. Возможно.

FRB, обнаруженный в Млечном Пути, исходил от типа мертвой звезды, называемой магнетаром, что позволяет предположить, что по крайней мере некоторые FRB вызваны извержениями магнетаров. Но остается еще много неизвестных.

"Отличаются ли те, которые повторяются, от тех, которые не повторяются?" - говорит астрофизик Кшитидж Аггарвал из Университета Западной Вирджинии.

Сигнал об открытии FRB 190520B пришел на Землю в мае 2019 года, его обнаружил сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (FAST) в Китае, а в ноябре того же года он был найден в данных.

Последующие наблюдения за местоположением на небе показали, что источник повторяется.

Были проведены дополнительные наблюдения с помощью Очень большого массива Карла Г. Янского Национального научного фонда, которые выявили удивительный набор характеристик. Сигналы исходили из окрестностей очень старой карликовой галактики, удаленной от нас почти на 4 миллиарда световых лет.

Между радиовсплесками источник, похоже, излучает более слабое радиоизлучение. Это позволяет предположить, что быстрые радиовсплески исходят от компактного постоянного радиоисточника, природа которого неизвестна.

Если вы являетесь поклонником быстрых радиовсплесков, это может показаться вам знакомым. Это потому, что эти характеристики совпадают с другим известным повторяющимся быстрым радиовсплеском - FRB 121102.

Это был первый FRB, когда-либо прослеженный до источника - окраины очень старой карликовой галактики на расстоянии 3 миллиардов световых лет. И он тоже связан с компактным постоянным радиоисточником.

"Теперь у нас есть два таких источника, и это поднимает несколько важных вопросов, - говорит астроном Кейси Лоу из Калифорнийского технологического института.

Мы не знаем, например, повторяются ли единичные FRB при слишком низких энергиях, чтобы мы могли их обнаружить". Но ученые уже некоторое время считают, что может существовать как минимум два разных механизма возникновения всплесков, и открытие FRB 190520B соответствует этой идее.

Это может означать, что разные всплески испускаются разными объектами, либо испускаются одним и тем же объектом на разных стадиях его эволюции.

Магнетары представляют собой разновидность нейтронных звезд - разрушившееся сверхплотное ядро массивной звезды после ее сверхновой и гибели, но они также обладают чрезвычайно мощным магнитным полем. Возможно, что обычные нейтронные звезды и магнетары излучают FRB по-разному.

Дальнейший анализ показывает, что другая особенность быстрых радиовсплесков может оказаться не столь полезной для измерения Вселенной, как считали астрономы.

Эта особенность называется мерой дисперсии, и она связана с тем, как свет рассеивается плотным газом в пространстве между нами и источником. Более высокочастотные волны распространяются более эффективно, чем волны низкой частоты, и это можно использовать как ориентир для измерения расстояния.

Для FRB 190520B показатель дисперсии указывает на то, что источник находится на расстоянии от 8 до 9,5 миллиардов световых лет. Однако независимые измерения расстояния показывают, что галактика находится не так далеко.

"Это означает, что вблизи FRB находится много материала, который может сбить с толку любую попытку использовать его для измерения газа между галактиками", - говорит Аггарвал. "Если так будет и с другими, то мы не можем рассчитывать на использование FRB в качестве космических мерок".

С другой стороны, это говорит о том, что постоянный радиоисточник, излучающий FRBs, находится в очень сложной плазменной среде, соответствующей характеристикам недавней сверхсветящейся сверхновой. Это говорит о том, что каким бы ни был источник, он образовался совсем недавно - "новорожденный" источник FRB.

"Мы также предполагаем, что FRB 121102 и FRB 190520B представляют собой начальную стадию эволюционирующей популяции FRB", - говорит астроном Ди Ли из Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук в Китае, который руководил исследованием.

"Последовательная картина происхождения и эволюции FRBs, вероятно, появится всего через несколько лет".

Исследование было опубликовано в журнале Nature.