«Уэбб» определил далекую галактику, из которой исходит загадочный всплеск энергии

С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба астрономы определили галактику, из которой исходит самый удаленный из известных быстрых радиовсплесков, что дает подсказку о происхождении этих загадочных сигналов.

Об открытии сообщает НАСА, передают OstanniPodii.com.

Загадочные вспышки радиоизлучения

Быстрые радиовсплески (FRB), впервые обнаруженные в 2007 году, — это загадочные вспышки радиоизлучения, поступающие из далёкого космоса и длящиеся миллисекунды. Их происхождение до сих пор не выяснено, особенно с учётом того, что большинство из них наблюдается лишь один раз и больше никогда не повторяется.

Астрономы с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба точно определили галактику, в которой находится самый удаленный быстрый радиовсплеск, обнаруженный на сегодняшний день. Их открытие имеет важное значение для понимания того, какие именно энергетические явления порождают эти вспышки.

«Быстрые радиовсплески интересны тем, что мы не знаем, что их порождает. У нас есть теории о том, какие объекты их генерируют, но у нас нет убедительных доказательств», — сказала Маниша Калеб из Сиднейского университета, ведущая автор исследования, опубликованного 8 октября в журнале «Science».

Команда MeerTRAP с помощью телескопа MeerKAT в Южной Африке обнаружила радиовсплеск 4 марта 2024 года, в результате чего он получил обозначение FRB 20240304B. Радиоданные этого FRB указывали на то, что он был чрезвычайно удаленным — возможно, самым удаленным из всех, наблюдавшихся до сих пор. Однако для подтверждения этого расстояния астрономам нужно было исследовать галактику, в которой он возник. Хотя они очень точно знали местоположение FRB, крупнейшие наземные телескопы мира не смогли обнаружить ни одной галактики в этой точке неба. В результате команда обратилась к телескопу «Уэбб».

Нетипичная галактика

Прибор NIRCam (Камера ближнего инфракрасного диапазона) телескопа «Уэбб» обнаружил галактику в нужном месте, а прибор NIRSpec (Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона) «Уэбба» обеспечил точное измерение красного смещения галактики: 2,148, что соответствует времени всего через 3 миллиарда лет после Большого взрыва. Подавляющее большинство FRB, обнаруженных на сегодняшний день, произошло на миллиарды лет позже в истории Вселенной.

Команда выяснила, что галактика с FRB 20240304B не была типичной для других галактик с быстрыми радиовсплесками. Большинство галактик с FRB — это массивные галактики, образующие звезды, но галактика, которую они обнаружили, была в 1 000 раз менее массивной, чем они ожидали.

«Мы думали, что это будет большая, хорошо сформированная галактика с большим количеством звёзд, а вместо этого это оказалась маленькая карликовая галактика, хотя она и активно образовывала звёзды», — сказала Калеб.

«Эта галактика выделяется среди всего массива галактик, который у нас есть. И это точно не то, чего мы ожидали», — сказал Бен Стапперс из Манчестерского университета (Великобритания), соавтор исследования. «Такое сочетание использования проекта MeerTRAP на телескопе MeerKAT для обнаружения и локализации этих удаленных вспышек и телескопа «Уэбб» для исследования их галактик-хозяев чрезвычайно увлекательно».

Эта галактика существовала в разгар «космического полудня» — периода в истории Вселенной, когда звездообразование достигло своего пика. Скорость образования звезд в галактике свидетельствует о том, что большинство её звезд, вероятно, образовалось всего за 30 миллионов лет.

Две теории происхождения FRB

Это имеет важные последствия для понимания происхождения быстрых радиовсплесков. Одна из теорий предполагает, что FRB могут возникать в результате слияния двух нейтронных звезд. Однако процесс, в ходе которого нейтронные звезды, вращающиеся друг вокруг друга, постепенно сближаются, пока не столкнутся, как ожидается, продлится миллиарды лет. Соответственно, можно было бы ожидать, что FRB связаны со старшими галактиками, содержащими более эволюционировавшие звездные популяции.

Вторая теория предполагает, что FRB могут возникать от одной молодой нейтронной звезды с чрезвычайно сильным магнитным полем, известной как магнетар, посредством механизма, подобного звездным землетрясениям. В этом случае, когда массивная звезда взрывается как сверхновая и оставляет после себя магнетар, FRB может возникнуть относительно быстро, без значительной временной задержки. Соответственно, FRB также следовало бы ожидать в более молодых галактиках, таких как галактика, являющаяся хозяином FRB 20240304B.

«Наши исследования указывают на то, что крайне маловероятно, что этот FRB был вызван слиянием», — отметила Калеб.

«Наши результаты также демонстрируют удивительные возможности телескопа «Уэбб», благодаря которым мы можем расширять границы того, что раньше считалось невозможным», — отметил соавтор исследования Темия Нанаяккара из Сиднейского университета (Австралия).

Помимо того, что этот новый FRB стал рекордсменом, он также дал команде возможность узнать больше о миллиардах световых лет, которые, на первый взгляд, представляют собой пустое пространство между местоположением быстрого радиовсплеска и Землей.

Космический фонарик

«Быстрый радиовсплеск — это почти как космический фонарик. Он освещает всё на своём пути. Он несет в себе отпечаток всего, через что проходит, поэтому с его помощью можно проследить «космическую паутину» — иначе невидимую материю и структуры, с которыми он сталкивается на своём пути», — отметил соавтор исследования Дж. Ксавье Прочаска из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

Команда обнаружила отпечаток двух космических структур на сигнале быстрого радиовсплеска — одного ранее неизвестного скопления галактик с красным смещением 0,3 (примерно в 3,5 миллиарда световых лет от Земли) и соседнего скопления Девы, расположенного примерно в 54 миллионах световых лет от Земли.

В будущем команда с нетерпением ожидает возможности открытия ещё более удалённых FRB. По их оценкам, телескоп MeerKAT сможет обнаруживать и локализовать несколько FRB в год с красным смещением более 1,0, что означает, что они существовали на расстоянии, составляющем более половины пути до начала Вселенной. С вводом в эксплуатацию новых радиотелескопов и приборов темпы таких открытий могут возрасти. Телескоп «Уэбб» будет играть ключевую роль в изучении этих удаленных галактик-хозяев FRB.

«Уэбб»

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба — это ведущая в мире космическая научная обсерватория. «Уэбб» разгадывает тайны нашей Солнечной системы, заглядывает за её пределы к отдалённым мирам вокруг других звёзд, а также исследует загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. «Уэбб» — это международная программа, которую возглавляет НАСА совместно со своими партнерами: ЕКА (Европейским космическим агентством) и ККА (Канадским космическим агентством).

• телескоп Уэбба
• MeerKAT
• Галактики