Астрономи виявили радіо-”серцебиття” за мільярди світлових років від Землі

Міжнародна команда астрономів виявила дивний та постійний радіосигнал з далекої галактики, який, схоже що, спалахує з дивовижною регулярністю.

Про це розповідають в Массачусетському технологічному інституті (MIT), передають OstanniPodii.com.

Сигнал класифікується як швидкий радіосплеск, або ШРС — інтенсивний сплеск радіохвиль невідомого астрофізичного походження, який зазвичай триває не більше кількох мілісекунд. Однак, цей новий сигнал зберігається до трьох секунд, що приблизно у 1000 разів довше, ніж середній ШРС. У межах цього вікна команда виявила сплески радіохвиль, які повторюються кожні 0,2 секунди у чіткій періодичній послідовності, схожій на биття серця.

Дослідники назвали сигнал FRB 20191221A, і на сьогодні серед усіх виявлених це найтриваліший ШРС з найчіткішою періодичною структурою.

Джерело сигналу знаходиться у далекій галактиці, за кілька мільярдів світлових років від нас. Що саме це може бути джерелом, залишається загадкою, хоча астрономи підозрюють, що сигнал може виходити або від радіопульсара, або від магнетара, які є різновидами нейтронних зірок — надзвичайно щільних, швидко обертових ядер, що залишилися після колапсу гігантських зірок.

“У Всесвіті не так багато речей, які випромінюють строго періодичні сигнали”, - говорить Даніеле Мічіллі, постдок в Інституті астрофізики та космічних досліджень імені Кавлі при MIT. “Приклади, які ми знаємо у нашій власній галактиці — це радіопульсари та магнетари, які обертаються й виробляють променеву емісію, подібно маяку. І ми думаємо, що цей новий сигнал може бути магнетаром чи пульсаром на стероїдах”.

Команда сподівається виявити більше періодичних сигналів від цього джерела, які потім можуть бути використані як астрофізичний годинник. Зокрема, частота сплесків і те, як вона змінюється при віддаленні джерела від Землі, може бути використана для вимірювання швидкості розширення Всесвіту.

Про відкриття було повідомлено в журналі Nature, його авторами є члени колаборації CHIME/FRB.

"Бум, бум, бум"

З моменту відкриття першого ШРС у 2007 році, по всьому Всесвіту були виявлені сотні подібних радіосплесків, востаннє — за допомогою Канадського експерименту з картування інтенсивності водню, або CHIME — інтерферометричний радіотелескоп, що складається з чотирьох великих параболічних рефлекторів і розташований в Радіоастрофізичній обсерваторії Домініон в Британській Колумбії, Канада.

CHIME безперервно спостерігає за небом під час обертання Землі, і призначений для уловлювання радіохвиль, випромінюваних воднем на дуже ранніх стадіях розвитку Всесвіту. Телескоп також чутливий до швидких радіосплесків, і відколи він почав спостерігати за небом у 2018 році, CHIME виявив сотні ШРС, що виходять з різних частин неба.

Переважна більшість ШРС, спостережуваних до сьогодні, є одноразовими — надяскравими сплесками радіохвиль, які тривають кілька мілісекунд і потім гаснуть. Не так давно дослідники виявили перший періодичний ШРС, який випромінював радіохвилі з регулярною структурою (FRB 180916.J0158+65). Цей сигнал складався з чотириденного вікна випадкових сплесків, які потім повторювалися кожні 16 днів. Цей 16-денний цикл свідчить про періодичний характер активності, хоча сигнал фактичних радіосплесків був випадковим, а не періодичним.

21 грудня 2019 року CHIME зафіксував сигнал потенційного ШРС, що відразу ж привернуло увагу Мічіллі, який сканував вхідні дані.

“Він був незвичним”, - згадує Мічіллі. “Він не тільки був дуже довгим, тривав близько трьох секунд, але й мав періодичні піки, які були напрочуд точними, випромінювались кожну частку секунди — бум, бум, бум — як биття серця. Це перший випадок, коли сам сигнал є періодичним”.

Яскраві сплески

Аналізуючи структуру радіосплесків FRB 20191221A, Мічіллі та його колеги виявили схожість з випромінюваннями радіопульсарів та магнетарів в нашому Чумацькому Шляху. Радіопульсари — це нейтронні зорі, що випускають промені радіохвиль, які здаються такими, що пульсують при обертанні зірки, тоді як магнетари виробляють подібне випромінювання завдяки своїм екстремальним магнітним полям.

Головна відмінність нового сигналу від радіовипромінювання наших власних галактичних пульсарів та магнетарів полягає в тому, що FRB 20191221A здається більш ніж у мільйон разів яскравішим. Мічіллі каже, що яскраві спалахи можуть виходити від далекого радіопульсара або магнетара, який зазвичай стає менш яскравим при обертанні, але з невідомої причини викинув цілу серію яскравих сплесків у рідкісне трисекундне вікно, яке CHIME пощастило зловити.

“Зараз CHIME виявив безліч ШРС з різними властивостями”, - каже Мічіллі. “Ми бачили деякі з них, які живуть всередині хмар, дуже турбулентних, у той час, як інші виглядають так, ніби вони знаходяться в чистому середовищі. За властивостями цього нового сигналу ми можемо сказати, що навколо цього джерела є хмара плазми, яка має бути дуже турбулентною”.

Астрономи сподіваються зловити додаткові сплески від періодичного FRB 20191221A, що допоможе уточнити розуміння його джерела та нейтронних зірок загалом.

“Це виявлення порушує питання про те, що може викликати цей екстремальний сигнал, який ми ніколи не бачили раніше, і як ми можемо використовувати цей сигнал для вивчення Всесвіту”, - каже Мічіллі. “Майбутні телескопи обіцяють виявляти тисячі ШРС на місяць, і тоді ми зможемо знайти набагато більше таких періодичних сигналів”.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.