Астрономи виявили “Розетський камінь” для розшифрування загадкових космічних сигналів

Міжнародна команда астрономів виявила переконливі докази походження незвичайного класу космічних сигналів. При цьому вони ідентифікували рідкісну зоряну систему, яка надає науковцям природну лабораторію для дослідження екстремальної фізики.

Про це розповідають в Сіднейському університеті, передають OstanniPodii.com.

За допомогою радіотелескопа ASKAP (Австралійський слідопит квадратно-кілометрової решітки) команда виявила невелику щільну зорю, так званий білий карлик, яка розриває на шматки матерію своєї більшої, але менш щільної зорі-компаньйона. У міру закручування цієї матерії по спіралі, вона генерує потужні спалахи радіохвиль та рентгенівського випромінювання у циклі, що повторюється кожні 1,4 години.

Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature Astronomy.

Головний автор та аспірант Кові Роуз зі Школи фізики Сіднейського університету та CSIRO (Співдружність наукових та промислових дослідницьких організацій Австралії) зазначив, що це перше підтвердження виявлення того, що астрономи називають “довгоперіодичними радіотранзієнтами”: космічними імпульсами, виявленими лише в декількох віддалених регіонах нашої галактики.

«Вперше ми точно визначили походження цих сигналів, підтвердивши, що джерелом є «катастрофічна змінна», або білий карлик, що акреціює матерію», — сказав пан Роуз.

«Довгоперіодичні радіотранзієнти вже багато років ставлять астрономів у глухий кут, — каже пан Роуз. — Ми виявили лише близько десятка таких явищ, і їхнє походження залишалося незрозумілим. Тепер нам вдалося довести, що джерелом одного з цих транзієнтів є білий карлик, який активно забирає речовину у зорі-компаньйона».

Рідкісна та показова система

Нещодавно виявлена система, що отримала назву ASKAP J1745−5051, складається з білого карлика — щільного залишку зорі, розміром приблизно із Землю, але з масою, близькою до сонячної, — у парі з більшою, але менш масивною зорею-червоним карликом, маса якої становить приблизно десяту частину сонячної. Ці дві зорі обертаються одна навколо одної на надзвичайно близькій відстані, роблячи повний оберт трохи більше ніж за годину.

Коли речовина з менш масивної зорі притягується до білого карлика, вона нагрівається та випускає рентгенівське випромінювання. Разом з тим, взаємодія між магнітними полями зірок генерує регулярні радіоспалахи, що означає, що сигнал виникає через певні проміжки часу.

«Усі ці випромінювання пов’язані з орбітальним рухом системи», — сказав пан Роуз. «Але цікаво, що радіо- та рентгенівські сигнали не досягають піка одночасно, що свідчить про те, що вони генеруються в різних ділянках системи».

Команда виявила, що радіовипромінювання, ймовірно, походить з місця, де магнітні поля двох зірок стикаються та взаємодіють із зарядженою речовиною, що відривається від зорі-компаньйона, створюючи вузькоспрямовані спалахи випромінювання.

Розкриття космічної загадки

Спочатку вважалося, що довгоперіодичні радіотранзієнти — це нейтронні зорі, що повільно обертаються, відомі як пульсари. Однак сучасні моделі вказують на те, що нейтронні зорі з повільним обертанням не повинні мати здатність генерувати такі сигнали.

Нове відкриття підкріплює альтернативне пояснення: що принаймні деякі з цих загадкових спалахів походять з подвійних зоряних систем, до складу яких входять білі карлики.

«Деякі подібні об’єкти раніше пов’язували з подвійними системами, але це перший випадок, коли ми можемо чітко бачити як зорі, так і процес акреції в дії», — сказав професор Мерфі, завідувач кафедри фізики Сіднейського університету та головний дослідник Центру передового досвіду з відкриття гравітаційних хвиль при Австралійській дослідницькій раді (OzGrav).

Ця система також є лише другим відомим довгоперіодичним радіотранзієнтом, що випромінює регулярні рентгенівські промені, — і першим, у якому підтверджено причину цієї регулярності.

«Розетський камінь» для майбутніх відкриттів

Цю унікальну систему було виявлено за допомогою радіотелескопа ASKAP, що належить і експлуатується CSIRO — національним науковим агентством Австралії. Як заявляють в Сіднейському університеті, поєднання зони охоплення, роздільної здатності та чутливості ASKAP не має аналогів у радіоастрономії, що дозволяє виявляти такі незвичайні сигнали, які в іншому випадку залишилися б непоміченими.

Дослідники стверджують, що ASKAP J1745-5051 може слугувати орієнтиром для розуміння інших довгоперіодичних радіотранзієнтів.

«Ця система дає нам можливість розшифрувати ці сигнали. Вона може допомогти нам визначити, чи інші довгоперіодичні транзієнти більше схожі на пульсари чи на системи білих карликів, діючи як зоряний Розетський камінь», — сказав пан Роуз, маючи на увазі археологічний об’єкт, виявлений в Єгипті, який допоміг перекласти стародавні ієрогліфи.

Це відкриття також надає унікальну можливість вивчати фізику екстремальної плазми та магнітні взаємодії в умовах, які неможливо відтворити на Землі.

«Ці системи — це природні лабораторії», — каже пан Роуз. «Вони дозволяють нам перевірити наше розуміння того, як поводиться речовина в сильних магнітних полях та під дією інтенсивних гравітаційних сил».

Майбутні дослідження

Команда планує провести подальші спостереження з використанням радіо-, оптичних та рентгенівських телескопів з метою краще зрозуміти, як виникають ці випромінювання, та чи можуть подібні механізми пояснити всю сукупність довгоперіодичних радіотранзієнтів.

«Кожне нове відкриття допомагає нам скласти загальну картину», — каже пан Роуз. «Ми лише починаємо розуміти цей новий клас космічних подій».

До складу міжнародної команди увійшли астрономи зі Сполучених Штатів, Китаю, Канади, Іспанії, Ізраїлю та Австралії. Окрім ASKAP, команда використовувала радіотелескопи “Компактна решітка Австралійського телескопа” (ATCA) і MeerKAT у Південній Африці, оптичні телескопи SOAR і “Магеллан” у Чилі, а також розміщені в космосі обсерваторію Swift (УФ/рентгенівський) та Зонд Айнштайна (рентгенівський).

• Білий карлик
• ASKAP