Астрономы обнаружили радиоволны с регулярным ритмом, происхождение которых неизвестно

Команда астрономов обнаружила интересные, быстрые радио-всплески с повторяющимся ритмом, выходящие из неизвестного источника вне нашей галактики, за 500 милллионов световых лет.

Об этом говорится в пресс-релизе Массачусетского технологического института (MIT).

Быстрые радиовсплески или БРВ (FRB) – это короткие, интенсивные всплески радиоволн, которые, как полагают, производятся небольшими, далекими, чрезвычайно плотными объектами, хотя то, что может быть этими объектами, является давней загадкой в астрофизике. БРВ обычно длятся несколько миллисекунд, в течение которых они могут затмить целые галактики.

С момента обнаруженного первого БРВ в 2007 году, астрономы зарегистрировали более 100 быстрых радиовсплесков с дальних источников, рассеянных по всей Вселенной, вне нашей собственной галактики. В основном эти обнаружения были одноразовыми, которые мелькали незадолго до полного исчезновения. В немногих случаях астрономы наблюдали быстрые радиовсплески несколько раз от одного и того же источника, хотя и без различимого паттерна.

Это новый источник БРВ, который команда астрономов внесла в каталог под названием FRB 180916.J0158+65, является первым, создающим периодический или циклический паттерн быстрых радиовсплесков. Паттерн начинается с шумного четырехдневного окна, во время которого источник излучает случайные всплески радиоволн, с последующим 12-дневным периодом радиотишины.

Астрономы заметили, что этот 16-дневный паттерн быстрых радиовсплесков постоянно повторялся в течение 500 дней наблюдений.

«Этот БРВ, о котором мы сейчас сообщаем - это как часовой механизм, - говорит Киёси Масуи, доцент физики в Институте астрофизики и космических исследований MIT в Кавли. – Это самый определенный паттерн, который мы видели из одного с этих источников. И это большая подсказка, которую мы можем использовать, чтобы начать преследование физики, вызывающей эти яркие всплески, которых никто на самом деле не понимает.»

Масуи член коллаборации CHIME/FRB, группы из более 50 ученых, возглавляемой Университетом Британской Колумбии, Университетом Макгилла, Университетом Торонто и Национального исследовательской совета Канады. Эта группа ученых оперирует и анализирует данные, полученные из Канадского эксперимента по картированию интенсивности воздействия водорода, или CHIME, радиотелескопа в Британской Колумбии, который первым получил сигналы от нового периодического источника БРВ.

Колоборация CHIME/FRB опубликовала подробности нового наблюдения в журнале «Nature».

Радио взгляд

CHIME был возведен в 2017 году в радиоастрофизической обсерватории Доминион в Британской Колумбии, где вскоре начал выявлять быстрые радиовсплески из галактик по всей Вселенной, за миллиарды световых лет от Земли.

CHIME состоит из четырех больших антенн, каждая из которых размером и формой, как сноубординговый хаф-пайп, и спроектирован без движущихся частей. Вместо того, чтобы поворотно фокусироваться на различных частях неба, CHIME пристально смотрит на все небо, а для того, чтобы точно определить область космоса, откуда происходят радиоволны, использует цифровую обработку сигналов.

Новости по подобной теме:

		Космические радиоимпульсы помогут зондировать скрытую материю вокруг галактик
		Недавно обнаруженный быстрый радиосплеск имеет странное поведение и вызывает множество вопросов

С сентября 2018 года по февраль 2020-го CHIME отобрал 38 быстрых радио-всплесков с одного источника, FRB 180916.J0158+65, который астрономы проследили до звездно-взбалтывательного региона на окраине массивной спиральной галактики, за 500 миллионов световых лет от Земли. Источник является наиболее активным источником БРВ, обнаруженным CHIME, и до недавнего времени он было наиболее близким к Земле источником БРВ.

По мере того, как исследователи чертили диаграмму с каждым из 38 всплеском и временем, начал образовываться паттерн: один или два всплеска происходят в течение четырех дней, после чего продолжается 12-дневный период без каких-либо всплесков, после чего паттерн повторяется. Этот 16-дневный цикл повторялся снова и снова в течение 500 дней, когда они наблюдали источник.

«Эти периодические всплески - это то, чего мы еще никогда не видели, и это новое явление в астрофизике», - говорит Масуи.

Сценарии повторения

Сам феномен, который стоит за этим новым внегалактическим ритмом, совсем неизвестен, хотя команда предлагает некоторые идеи в своей работе. Одна из них заключается в том, что вспышки могут происходить от одного компактного объекта, такого как нейтронная звезда, которая одновременно и вращается и колеблется - астрофизическая явление, известное как прецессия. Если предположить, что радиоволны происходят из фиксированного местоположения на объекте, если объект вращается вдоль оси и эта ось направлена к Земле каждые 4 из 16 дней, то мы бы наблюдали радиоволны как периодические всплески.

Другой причиной предполагается бинарная система, такая как нейтронная звезда, вращающаяся вокруг другой нейтронной звезды или черной дыры. Если первая нейтронная звезда излучает радиоволны и находится на эксцентричной орбите, которая ненадолго приближает ее ко второму объекту, приливы между этими двумя объектами могут быть достаточно сильными, чтобы заставить первую нейтронную звезду деформироваться и осуществить короткую вспышку, прежде чем она отойдет. Этот паттерн повторится, когда нейтронная звезда откатится назад по своей орбите.

Исследователи рассмотрели третий сценарий, по которому предполагается источник радиоизлучения, который вращается вокруг звезды. Если звезда выпускает ветер или облако из газа, то каждый раз, когда источник проходит через это облако, газ из облака может периодически увеличивать радиоизлучение источника.

«Возможно, источник всегда выпускает эти всплески, но мы видим их только тогда, когда они проходят через эти облака, потому что облака выступают как линзы», - говорит Масуи.

Пожалуй, наиболее волнующей причиной предлагается то, что этот новый БРВ, а также те, которые не являются периодическими и даже не повторяются, может происходить от магнитаров – типа нейтронных звезд, которые, как полагают, имеют чрезвычайно мощное магнитное поле. Подробности о магнитарах до сих пор являются загадкой, но астрономы отмечают, что они время от времени выпускают огромное количество излучения во всем электромагнитном спектре, включая энергию в радиодиапазоне.

Масуи рассказал, что ученые работали над тем, каким образом эти магнитары излучают быстрые радиовсплески с этой периодичностью, которую они наблюдали, моделируя это, чтобы выяснить, как все сочетается вместе.

Совсем недавно эта же группа ученых сделала новое наблюдение, которое поддерживает идею о том, что магнитары на самом деле могут быть жизнеспособным источником для быстрых радио-сплесков. В конце апреля CHIME принял сигнал, который был похож на быстрый радио-всплеск, исходящий от яркого магнитара, примерно в 30 000 световых лет от Земли. Если сигнал будет подтвержден, это был бы первый БРВ, обнаруженный в нашей собственной галактике, а также наиболее убедительные свидетельства того, что магнитары являются источниками этих таинственных космических вспышек.

Читайте еще интересные новости о космосе.

• Быстрые радиовсплески