Недавно обнаруженный быстрый радиосплеск имеет странное поведение и вызывает множество вопросов

Как только вы начинаете думать, что понимаете закономерность, возникает странный случай, заставляющий переоценить все, что вы знаете. Недавно обнаруженный быстрый радиовсплеск (БРС) FRB 190520 демонстрирует уникальное поведение по сравнению с другими БРС, обнаруженными до сих пор.

Этот удивительный космический всплеск наблюдала международная группа под руководством исследователей из Университета Западной Виргинии (WVU) и Центра гравитационных волн и космологии. Статья, описывающая наблюдение уникального поведения быстрого радиовсплеска под названием FRB 190520, была опубликована в журнале Nature.

Странное явление

Быстрые радиовсплески (БРС) — это быстротечные радиоимпульсы, вызванные астрофизическими источниками, расположенными далеко за пределами нашей галактики, Млечного Пути. Хотя происхождение этих ярких внегалактических вспышек миллисекундной продолжительности еще до конца не изучено, исследователи приближаются к разгадке секрета с каждым новым открытием.

Этот БРС, FRB 190520, оказался достаточно уникальным, чтобы считаться исключительным из всех известных БРС.

Во-первых, он был классифицирован как повторитель. Повторитель – это БРС, повторяющий свои импульсы случайным образом. Как правило, БРС непредсказуемы, но повторители более вероятны, но также редки. Благодаря повторяющемуся поведению исследователи могут лучше сфокусироваться и наблюдать данные с относительной точностью и картографировать повторяющиеся всплески, что поможет в будущих наблюдениях. FRB 190520 является одним из самых активных повторяющихся БРС, когда-либо наблюдавшихся.

Кроме того, это лишь второй локализованный БРС из более чем 20 локализованных БРС с постоянным радиоисточником, связанным с ним. Локализация – это когда расположение БРС определяется очень маленькой областью в пространстве, связывая БРС с галактикой-хозяином вблизи его расположения. Наблюдения за галактикой-хозяином FRB 190520 показали, что она находится гораздо ближе, чем ожидалось.

В общем он вел себя совсем не так, как другие БРС, что вызвало у команды новые вопросы. Почему он отличается от других? Что заставляет его вести себя по-другому? Связано ли такое поведение с самим БРС или его галактикой-хозяином? Может ли эта галактика-хозяин дать астрономам больше подсказок, которые могли бы заполнить больше кусочков космологического пазла?

Разберемся, как происходило открытие.

Первый БРС был обнаружен в 2007 году путём анализа архивных данных от обсерватории Паркеса. Всплеск был назван всплеском Лоримера. Это открыло двери для целой области исследований вокруг БРС.

FRB 190520 был обнаружен исследователями с помощью FAST (Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой) в 2019 году. В 2020 году группа исследователей наблюдала FRB 190520 с помощью обсерватории VLA (Очень большой массив Карла Янского) и обнаружила удивительные характеристики, очень уникальные для этого конкретного БРС.

Прошло 14 лет, и новооткрытый FRB 190520 породил множество новых вопросов.

Как определить расположение БРС?

Подобно эффекту Доплера, астрономы используют то, что называется красным смещением, или длину волны света, которая растягивается как звуковые волны при движении через пространство. Это напоминает звук, издаваемый машиной скорой помощи: он меняется и достигает пика по высоте тона, когда двигается по направлению к вам, а затем снижается, когда удаляется от вас. Аналогично двигаются световые волны. Свет смещается к красной стороне спектра для объектов, которые находятся далеко и удаляются от нас, что позволяет астрономам измерять и рассчитывать скорость галактики по отношению к Земле.

Объединив все, что им было известно о БРС, команда использовала систему наблюдения Realfast на VLA для обзора и сбора данных, где они обнаружили постоянный радиоисточник (ПРД), связанный с FRB 190520. Используя положение БРС с помощью системы Realfast, команда провела поиск галактики-хозяина и определила, что это карликовая галактика на расстоянии ~0,2. Команда не уверена, связана ли ПРД с БРС или с чем-то, что находится рядом с БРС в его окружении. Есть множество теорий вокруг обоих сценариев. Это начало лучшего понимания повторителей, которые также являются со-локализованными.

Новости по подобной теме:

Космические радиоимпульсы помогут зондировать скрытую материю вокруг галактик

Расчеты путешествия с использованием измерения дисперсии

Плазма, занимающая "пустое" пространство между звездами и галактиками, фактически вызывает замедление света, и этот эффект становится более чрезвычайным на низких радиочастотах. Это приводит к тому, что высокочастотные сигналы приходят первыми, а низкочастотные – позже, в результате чего БРС демонстрируют нисходящий "свист" в данных. Продолжительность этого нисходящего тона может быть использована для расчета количества газа и материи, по которым он прошел, что дает представление о том, насколько далеко он возник. Степень дисперсии дает нам много информации о нашей Вселенной, потому что она рассказывает нам о распределении электронов в пространстве. По мере того, как импульсы от дальнего БРС проходят через материю, такую как газ и плазма во Вселенной, звуки импульсов отскакивают от электронов в межгалактической среде (за пределами нашей галактики), вызывая изменения в импульсе. Астрономы могут рассчитать дисперсию в пределах Млечного Пути, нашей собственной галактики. За пределами Млечного Пути дисперсия в межгалактической среде неизвестна, поэтому исследователям приходится восполнять пробелы расчетными оценками. Возможно, в межгалактической среде скрывается много материи – еще одна загадка на другой день.

Степень дисперсии FRB 190520

Вычислив степень дисперсии, команда обнаружила, что она очень велика. Степень дисперсии (СД) используется для оценки того, насколько далеко может быть БРС, и, основываясь только на СД, он должен был быть очень далеко, но в сочетании с красным смещением он оказался совсем не далеко – как раз наоборот. Он был очень близок. На основе текущих наблюдений, использующих соотношение красного смещения и СД, характеристики этого БРС оказались уникальными, даже исключительными. Этот прорывной расчет теперь ставит под сомнение связь между СД и красным смещением, обычно применяемым в анализе БРС для определения расстояний к БРС.

Отброс

FRB 190520 снова пришлось доказывать свою уникальность. Его СД была очень велика, что обычно используется для оценки того, насколько далеко может быть БРС. Основываясь только на СД, он должен быть очень далеко, но красное смещение доказало обратное. На самом деле он был очень близок к Земле.

Если все БРС ведут себя одинаково, мы можем использовать их как среднее значение. Но если у нас есть отклоняющиеся БРС, такие как FRB 190520, то средние значения не так равномерно представлены. Другими словами, это может привести к тому, что известное среднее значение окажется более широким из-за явных отклонений.

По словам соавтора исследования Кшитиджа Аггарвала, FRB 190520 может отбросить первоначальные оценки и предположения.

FRB 190520 является порталом неизвестных. Этот отброс и его галактика-хозяин теперь открыли больше вопросов о космическом мире быстрых радиовсплесков, заинтриговав исследователей еще большим научным интересом. Исследователи использовали эти БРС, чтобы сделать важные выводы в других областях исследований, касающихся Вселенной, таких как его эволюция. "Если подсчитать все звезды, газ и другие светящиеся объекты, которые мы можем видеть, то, исходя из космологических наблюдений, недостаточной материи должно быть больше, но у нас нет полных прямых измерений", - объясняет соавтор Сара Берк-Сполаор. БРС могут зондировать пространство между галактиками, помогая заполнить эти неизвестные детали о межгалактической среде, включая скрытую материю.

Что-нибудь происходит с FRB 190520, и мы хотим знать больше! Галактика-хозяин или среда вокруг этого БРС имеет нечто уникальное, что может способствовать столь высокой дисперсии. Локализация — это ключ к лучшему пониманию таких отбросов, как FRB 190520, путем точного определения БРС по родительской галактике и точного расстояния к ней.

С каждым открытием головоломка становится все более сложной, предлагая все больше ответов на вопросы, касающиеся эволюции Вселенной и не только.

Хотя в настоящее время это аномалия, вполне возможно, что через пять или десять лет ее можно будет считать нормальным явлением, поскольку будет раскрыто больше деталей о повторяющихся БРС, таких как FRB 190520.

Источник: Университет Западной Вирджинии.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Быстрые радиовсплески