Из глубокого космоса получен странный радиосигнал, бьющийся как сердце

Новый радиосигнал из глубокого космоса вновь бросает вызов нашему пониманию этих загадочных явлений.

Этот новый быстрый радиовсплеск, названный FRB 20191221A, не только является еще одним чрезвычайно редким повторяющимся сигналом, но даже не настолько быстрым: продолжительность радиовспышек, принимаемых в межгалактическом пространстве, составляет три секунды, что примерно в 1000 раз дольше, чем в среднем.

Однако всплески излучения более высокой интенсивности происходят каждые 0,2 секунды в течение этого трехсекундного промежутка времени - что никогда ранее не наблюдалось в быстрых радиовсплесках.

Детектор CHIME обнаружил этот импульс в декабре 2019 года, и ученые сразу же поняли, что столкнулись с чем-то очень необычным.

"Это было необычно", - сказал астрофизик Даниэле Мичилли из Института астрофизики и космических исследований имени Кавли Массачусетского технологического института.

"Он был не только очень длинным, длился около трех секунд, но и имел периодические пики, которые были удивительно точными, излучались каждую долю секунды - бум, бум, бум - как биение сердца". Это первый случай, когда сам сигнал является периодическим".

Быстрые радиовсплески - одна из самых увлекательных современных космических загадок. Они представляют собой чрезвычайно мощные всплески излучения в радиодиапазоне длин волн, которые вспыхивают в межгалактическом пространстве за очень короткий промежуток времени - обычно длительностью в миллисекунды. За это короткое мгновение всплеск излучает энергию, равную 500 миллионам Солнц.

Большинство быстрых радиовсплесков вспыхивают всего один раз, и с тех пор о них ничего не слышно. Их невозможно предсказать; чтобы их обнаружить, нужно просто надеяться, что они произойдут, когда радиотелескоп будет направлен в нужную сторону (хотя такие проекты, как CHIME, с большой зоной наблюдения, очень помогают в этом отношении). Это наиболее распространенный тип FRB.

Гораздо реже повторяющиеся сигналы принимаются из одной точки неба. Это повторяющиеся быстрые радиовсплески. Поскольку они повторяются, ученые могут направить телескоп на небо и изучить сигналы гораздо более детально.

Однако пока неясно, отвечает ли один и тот же механизм за все быстрые радиовсплески.

Они могут отличаться по интенсивности, длине волны, поляризации и дисперсии. Один быстрый радиовсплеск содержит важную подсказку: в 2020 году впервые был обнаружен быстрый радиовсплеск, исходящий из Млечного Пути. Он был отслежен до типа нейтронной звезды, называемой магнетаром, что позволяет предположить, что эти сильно намагниченные, сверхплотные объекты могут быть ответственны, по крайней мере, за некоторые быстрые радиовсплески.

"CHIME обнаружил множество FRB с различными свойствами", - сказал Мичилли. Мы видели некоторые из них, живущие внутри облаков, которые очень турбулентны, в то время как другие выглядят так, как будто они находятся в чистой среде". Исходя из свойств этого нового сигнала, мы можем сказать, что вокруг этого источника есть облако плазмы, которое должно быть очень турбулентным".

Что касается того, что это такое, то признаки все еще указывают на какую-то нейтронную звезду (извините, инопланетян все еще нет).

Нейтронные звезды - это разрушившиеся ядра массивных звезд, которые закончили свою жизнь и выбросили большую часть своего материала в космос. Не поддерживаемое внешним давлением термоядерного синтеза, ядро превращается в невероятно плотный объект, около 20 километров (12 миль) в поперечнике, но примерно в 2,3 раза превышающий массу Солнца.

Магнетары - это тип нейтронных звезд с безумно сильным магнитным полем. Из-за того, что внешнее притяжение этого магнитного поля конкурирует с внутренним притяжением гравитации, магнетары периодически вспыхивают мощными землетрясениями.

Пульсары - это нейтронные звезды, выбрасывающие пучки радиоизлучения со своих полюсов, вращающиеся со скоростью до миллисекунд, так что пучок кажется пульсирующим. Мичилли и его коллеги проанализировали всплески от FRB 20191221A и обнаружили общие черты с излучением магнетаров и пульсаров.

Есть только одна проблема: хотя пока неясно, как далеко улетел FRB 20191221A, он, вероятно, прибыл из другой галактики, и его вспышка, похоже, в миллион раз ярче, чем магнетары и пульсары в нашей собственной галактике.

"Во Вселенной не так много вещей, которые излучают строго периодические сигналы", - пояснил Мичилли. "Примеры, которые мы знаем в нашей галактике, - это радиопульсары и магнетары, которые вращаются и испускают лучи, похожие на маяк. И мы думаем, что этот новый сигнал может быть магнетаром или пульсаром на стероидах".

Команда надеется, что им удастся поймать еще несколько вспышек от загадочного источника FRB 20191221A, чтобы определить, откуда он исходит и что может его вызывать. В свою очередь, это может помочь нам лучше понять нейтронные звезды.

"Это обнаружение поднимает вопрос о том, что может вызвать этот экстремальный сигнал, который мы никогда не видели раньше, и как мы можем использовать этот сигнал для изучения Вселенной", - сказал Мичилли. "Будущие телескопы обещают обнаруживать тысячи FRB в месяц, и тогда мы сможем найти гораздо больше таких периодических сигналов".

Исследование было опубликовано в журнале Nature.