Астрономи виявили яскравий швидкий радіосплеск, який походить з незвичного місця

Виявлено яскравий швидкий радіосплеск «RBFLOAT», який знаходиться поблизу, але не всередині однієї з областей зореутворення в сусідній галактиці.

Про це розповідають в Массачусетському технологічному інституті та в Північно-Західному університеті, передають OstanniPodii.com.

Міжнародна група вчених виявила один з найяскравіших швидких радіосплесків (FRB), які коли-небудь реєструвалися, і визначила його місцезнаходження з безпрецедентною точністю.

Мілісекундний спалах, який отримав прізвисько RBFLOAT (скорочення від «radio-brightest flash of all time», що означає «найяскравіший радіоспалах усіх часів», і, як вказують дослідники, це відсилання до коктейлю з пивом і морозивом «root beer float»), був виявлений Канадським експериментом з картографування інтенсивності водню (CHIME) та його нещодавно завершеною системою «Outrigger».

Оскільки FRB відбуваються так далеко й зникають за мить, їх дуже важко вивчати. Однак якщо вчені зможуть точно визначити місцезнаходження FRB, вони зможуть дослідити його оточення, включаючи характеристики його галактики, відстань від Землі та, можливо, навіть його причину. Зрештою, ця інформація може допомогти пролити світло на природу й походження цих загадкових, швидкоплинних спалахів.

Дослідження опубліковано 21 серпня в журналі The Astrophysical Journal Letters.

Це перший випадок, коли для локалізації FRB було використано повну систему Outrigger — це три мініатюрні версії CHIME, кожна з яких розташована в різних частинах Північної Америки. Разом ці телескопи працюють як одна система розміром з континент, яка може фокусуватися на будь-якому яскравому спалаху, який виявляє CHIME, щоб з надзвичайною точністю визначити його місцезнаходження на небі.

«Вражає те, що лише через кілька місяців після запуску повної системи Outrigger ми виявили надзвичайно яскравий FRB у галактиці в нашому космічному сусідстві», — сказала Вен-фай Фонг з Північно-Західного університету, старший автор дослідження. «Це дуже добре для майбутнього. Збільшення частоти подій завжди дає можливість відкрити більше рідкісних подій. Співпраця CHIME/FRB працювала багато років над цим технічним досягненням, і Всесвіт винагородив нас справжнім подарунком».

«Цей результат є поворотним моментом», — сказала кореспондент-автор Аманда Кук, докторантка Макгілського університету. «Замість того, щоб просто виявляти ці загадкові спалахи, ми тепер можемо точно бачити, звідки вони походять. Це відкриває можливість з′ясувати, чи спричинені вони зорями, що вмирають, екзотичними магнітними об′єктами чи чимось, про що ми ще навіть не думали».

Чотири дні сонячної енергії, укладені в одне миготіння

FRB — це короткі, потужні радіосплески, які спалахують і зникають за мілісекунди, генеруючи за один швидкий спалах більше енергії, ніж наше Сонце випромінює за весь рік. Хоча більшість з них проходять непоміченими, час від часу FRB буває достатньо яскравим, щоб його можна було виявити. FRB20250316A, або RBFLOAT, був одним з таких рідкісних випадків. Виявлений у березні 2025 року, RBFLOAT випустив за кілька мілісекунд стільки енергії, скільки Сонце виробляє за чотири дні.

«Він був настільки яскравим, що спочатку наша система позначила його як радіочастотні перешкоди, сигнали, які часто викликаються мобільними телефонами або літаками, що знаходяться набагато ближче до нас», — сказав Фонг. «Нашим співробітникам знадобилося деяке розслідування, щоб виявити, що це був справжній астрофізичний сигнал».

І хоча багато FRB повторюються — пульсуючи кілька разів протягом декількох місяців — RBFLOAT випромінював всю свою енергію лише одним спалахом. Навіть через сотні годин після першого спостереження астрономи не виявили повторних спалахів від цього джерела. Це означає, що астрофізики не могли чекати на черговий спалах, щоб зібрати більше даних. Натомість вони мали лише одну можливість визначити його місцезнаходження.

«RBFLOAT був першим не повторюваним джерелом, локалізованим з такою точністю», — сказав співавтор дослідження Суніл Сімха з Північно-Західного університету. «Такі джерела набагато складніше локалізувати. Тому навіть виявлення RBFLOAT є доказом того, що CHIME дійсно здатний виявляти такі події та створювати статистично цікаву вибірку FRB».

FRB-криміналістика вказує на магнетар

Для дослідження походження RBFLOAT вчені покладалися на CHIME, великий радіотелескоп у Британській Колумбії та найпродуктивніший у світі мисливець за FRB. Менші версії CHIME, Outriggers, дозволяють астрономам триангулювати сигнали, щоб точно визначити конкретні місця розташування FRB на небі.

За допомогою цієї мережі вигідних точок команда відстежила спалах до сузір′я Великої Ведмедиці на околиці галактики, що знаходиться на відстані близько 130 мільйонів світлових років від Землі - напрочуд близько до нашої галактики Чумацький Шлях. Команда точно визначила його місцезнаходження в області діаметром всього 45 світлових років, що менше, ніж середнє зоряне скупчення.

«З космічної точки зору, цей швидкий радіосплеск знаходиться просто в нашому сусідстві», — каже Кійоші Масуї, доцент фізики та співробітник Інституту астрофізики та космічних досліджень Кавлі при MIT. «Це означає, що ми маємо можливість докладно вивчити досить звичайний FRB».

Подальші спостереження з 6,5-метрового телескопа MMT в Аризоні та "Візуалізатора космічної павутини Кека" на 10-метровому телескопі Keck II на Гаваях надали найдетальніше на сьогодні зображення оточення не повторюваного FRB.

Ці спостереження показали, що спалах стався вздовж спірального рукава галактики, який усіяний багатьма областями зореутворення. RBFLOAT стався поблизу, але не всередині однієї з цих зоряних областей. Хоча астрофізики досі не знають точно, що саме викликає FRB, ці дані підтверджують одну з провідних гіпотез. Принаймні деякі з них, здається, походять від магнетарів — ультрамагнітних нейтронних зірок, що утворюються після загибелі масивних зірок. Зоряні області часто містять молоді магнетари, які мають достатньо енергії, щоб генерувати швидкі та потужні спалахи.

«Ми виявили, що FRB знаходиться на околиці зони зореутворення, де знаходяться масивні зорі», — каже Сімха. «Вперше ми навіть змогли оцінити, наскільки глибоко він вбудований в навколишній газ, і це відносно неглибоко».

Багатий набір даних Кека і точне розташування FRB дозволили команді провести перший у своєму роді аналіз властивостей галактики в місці розташування FRB. Ці виявлені характеристики включають щільність газу галактики, швидкість зореутворення та наявність елементів, важчих за водень і гелій.

«FRB знаходиться на спіральному рукаві своєї галактики», — додав аспірант Північно-Західного університету Юсін «Вік» Донг, головний дослідник програми MMT. «Спіральні рукави зазвичай є місцями постійного зореутворення, що підтверджує гіпотезу про те, що він походить від магнетара. За допомогою нашого надзвичайно чутливого зображення MMT ми змогли збільшити масштаб і виявили, що FRB насправді знаходиться за межами найближчого скупчення, де утворюються зорі. Це місце розташування є цікавим, оскільки ми очікували, що воно буде знаходитися всередині скупчення, де відбувається утворення зірок. Це може свідчити про те, що магнітар-попередник був виштовхнутий зі свого місця народження або що він народився саме в місці FRB, далеко від центру скупчення».

Розташування нового FRB, трохи поза межами області зореутворення в його галактиці, також може свідчити про те, що джерелом спалаху є дещо старший магнетар.

«Це в основному припущення», — каже Масуї. «Але точна локалізація цього спалаху дозволяє нам заглибитися в деталі того, яким може бути вік джерела FRB. Якби він був прямо в центрі, то мав би вік лише кілька тисяч років — дуже молодий для зорі. Цей, що знаходиться на краю, міг мати трохи більше часу, щоб «дозріти».

Початок чогось, що вражає

Зараз, коли система Outriggers CHIME працює на повну потужність, астрономи сподіваються щороку виявляти сотні нових FRB, що наблизить їх як ніколи до розгадки таємниці, що саме спричиняє ці дивовижні спалахи. Локалізаційна здатність Outriggers у поєднанні з широким полем зору CHIME є поворотним моментом у пошуках FRB.

«Протягом багатьох років ми знали, що FRB відбуваються по всьому небу, але їх локалізація була надзвичайно повільною», — сказав Донг. «Тепер ми можемо регулярно пов′язувати їх з конкретними галактиками, навіть з окремими районами всередині цих галактик».

«За останні вісім років уся спільнота FRB опублікувала лише близько 100 добре локалізованих подій», — сказав Сімха. «Зараз ми очікуємо понад 200 точних виявлень на рік тільки від CHIME. RBFLOAT був чудовим джерелом для початку створення такої вибірки».

«Завдяки CHIME Outriggers ми вступаємо в нову еру науки про FRB», — сказала співавторка дослідження Таране Ефтекарі, заступниця директора CIERA (Центр міждисциплінарних досліджень та досліджень в астрофізиці). «Очікуючи сотні точно локалізованих подій у найближчі кілька років, ми можемо почати розуміти весь спектр середовищ, з яких виходять ці загадкові сигнали, що наблизить нас на крок до розкриття їхніх таємниць. RBFLOAT — це лише початок».

OstanniPodii.com

• Швидкі радіосплески