«Вебб» визначив далеку галактику, з якої походить загадковий сплеск енергії

За допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба астрономи визначили галактику, з якої походить найвіддаленіший серед відомих швидкий радіосплеск, що надає підказку щодо походження цих загадкових сигналів.

Про відкриття повідомляє НАСА, передають OstanniPodii.com.

Загадкові спалахи радіовипромінювання

Швидкі радіосплески (FRB), вперше виявлені у 2007 році, — це загадкові спалахи радіовипромінювання, що надходять з далекого космосу та тривають мілісекунди. Їх походження все ще не з’ясоване, особливо з огляду на те, що більшість з них спостерігається лише один раз і більше ніколи не повторюється.

Астрономи за допомогою космічного телескопа імені Джеймса Вебба точно визначили галактику, в якій розташований найвіддаленіший швидкий радіосплеск, виявлений на сьогодні. Їх відкриття має важливе значення для розуміння того, які саме енергетичні події породжують ці спалахи.

«Швидкі радіосплески цікаві тим, що ми не знаємо, що їх породжує. У нас є теорії щодо того, які об’єкти їх генерують, але ми не маємо переконливих доказів», — сказала Маніша Калеб із Сіднейського університету, головна авторка дослідження, опублікованого 8 жовтня в журналі «Science».

Команда MeerTRAP, за допомогою телескопа MeerKAT у Південній Африці, виявила радіосплеск 4 березня 2024 року, що призвело до його позначення як FRB 20240304B. Радіодані цього FRB вказували на те, що він був надзвичайно віддаленим — можливо, найвіддаленішим з усіх, що спостерігалися дотепер. Однак для підтвердження цієї відстані астрономам потрібно було дослідити галактику, в якій він виник. Хоча вони дуже точно знали місце розташування FRB, найбільші наземні телескопи світу не змогли побачити жодної галактики в цій точці неба. В результаті команда звернулася до телескопа «Вебб».

Не типова галактика

Прилад NIRCam (Камера ближнього інфрачервоного діапазону) телескопа «Вебб» виявив галактику в потрібному місці, а прилад NIRSpec (Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону) «Вебба» забезпечив точне вимірювання червоного зсуву галактики: 2,148, що відповідає часу всього через 3 мільярди років після Великого вибуху. Переважна більшість FRB, виявлених на сьогодні, сталася на мільярди років пізніше історії Всесвіту.

Команда з’ясувала, що галактика з FRB 20240304B не була типовою для інших галактик зі швидкими радіосплесками. Більшість галактик з FRB — це масивні галактики, що утворюють зорі, але галактика, яку вони знайшли, була в 1 000 разів менш масивною, ніж вони очікували.

«Ми думали, що це буде велика, добре сформована галактика з великою кількістю зірок, а натомість це виявилася маленька карликова галактика, хоча вона й активно утворювала зорі», — сказала Калеб.

«Ця галактика виділяється серед усього масиву галактик, який ми маємо. І це точно не те, чого ми очікували», — сказав Бен Стапперс з Манчестерського університету (Велика Британія), співавтор дослідження. «Таке поєднання використання проєкту MeerTRAP на телескопі MeerKAT для виявлення та локалізації цих віддалених спалахів та телескопа «Вебб» для дослідження їхніх галактик-господарів надзвичайно захоплює».

Ця галактика існувала в розпал «космічного полудня» — періоду в історії Всесвіту, коли зореутворення досягло свого піка. Швидкість утворення зірок в галактиці свідчить про те, що більшість її зірок, ймовірно, утворилася всього за 30 мільйонів років.

Дві теорії походження FRB

Це має важливі наслідки для розуміння походження швидких радіосплесків. Одна з теорій припускає, що FRB можуть виникати внаслідок злиття двох нейтронних зірок. Однак процес, під час якого нейтронні зорі, що обертаються навколо одна одної, поступово наближаються, аж доки не зіткнуться, як очікується, триватиме мільярди років. Відповідно, можна було б очікувати, що FRB пов’язані зі старшими галактиками, які містять більш еволюціоновані зоряні популяції.

Друга теорія припускає, що FRB може виникати від однієї молодої нейтронної зорі з надзвичайно сильним магнітним полем, відомої як магнітар, через механізм, подібний до зоряних землетрусів. У цьому випадку, коли масивна зоря вибухає як наднова й залишає після себе магнітар, FRB може виникнути відносно швидко, без значної часової затримки. Відповідно, FRB також слід було б очікувати в молодших галактиках, таких як галактика, що є господарем FRB 20240304B.

«Наші дослідження вказують на те, що дуже малоймовірно, що цей FRB був спричинений злиттям», — зазначила Калеб.

«Наші результати також демонструють дивовижні можливості телескопа «Вебб», завдяки яким ми можемо розширювати межі того, що раніше вважалося неможливим», — зазначив співавтор дослідження Темія Нанаяккара з Сіднейського університету (Австралія).

Космічний ліхтарик

Окрім того, що цей новий FRB став рекордсменом, він також дав команді можливість дізнатися більше про мільярди світлових років, які, на перший погляд, є порожнім простором між розташуванням швидкого радіосплеску та Землею.

«Швидкий радіосплеск — це майже як космічний ліхтарик. Він освітлює все на своєму шляху. Він несе відбиток усього, крізь що проходить, тож за його допомогою можна простежити «космічну павутину» — інакше невидиму матерію та структури, з якими він стикається на своєму шляху», — зазначив співавтор дослідження Дж. Ксав’єр Прочаска з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі.

Команда виявила відбиток двох космічних структур на сигналі швидкого радіосплеску — одного раніше невідомого скупчення галактик з червоним зсувом 0,3 (приблизно за 3,5 мільярда світлових років від Землі) та сусіднього скупчення Діви, яке розташоване приблизно за 54 мільйони світлових років від Землі.

У майбутньому команда з нетерпінням очікує на можливість відкриття ще більш віддалених FRB. За їхніми оцінками, телескоп MeerKAT зможе виявляти та локалізувати кілька FRB на рік із червоним зсувом понад 1,0, що означає, що вони існували на відстані, яка становить понад половину шляху до початку Всесвіту. З введенням в експлуатацію нових радіотелескопів та приладів темпи таких відкриттів можуть зрости. Телескоп «Вебб» відіграватиме ключову роль у вивченні цих віддалених галактик-господарів FRB.

«Вебб»

Космічний телескоп імені Джеймса Вебба — це провідна у світі космічна наукова обсерваторія. «Вебб» розгадує таємниці нашої Сонячної системи, заглядає за її межі до віддалених світів навколо інших зірок, а також досліджує загадкові структури та походження нашого Всесвіту та наше місце в ньому. «Вебб» — це міжнародна програма, яку очолює НАСА разом зі своїми партнерами: ЄКА (Європейським космічним агентством) та ККА (Канадським космічним агентством).

• телескоп Вебба
• MeerKAT
• Галактики
• Швидкі радіосплески