Астрономы зафиксировали периодический сигнал от неизвестного источника

Команда астрономов обнаружила любопытный, повторяющийся ритм быстрых радиосигналов, исходящих от неизвестного источника за пределами нашей галактики, на расстоянии 500 миллионов световых лет.

Быстрые радиовсплески, или FRB, представляют собой короткие интенсивные вспышки радиоволн, которые, как полагают, являются продуктом маленьких, отдаленных, чрезвычайно плотных объектов, хотя чем именно эти объекты могут быть — загадка. FRB обычно длятся несколько миллисекунд, в течение которых они могут затмить целые галактики.

С момента появления первого FRB в 2007 году астрономы зарегистрировали более 100 быстрых радиовсплесков из отдаленных источников, разбросанных по всей вселенной, за пределами нашей галактики.

По большей части эти обнаружения были одноразовыми, кратковременно мигая, а затем полностью исчезая. В нескольких случаях астрономы наблюдали быстрые радиовспышки несколько раз из одного и того же источника, но без видимой картины.

Этот новый источник FRB, который был обнаружен с помощью радиотелескопа CHIME, ученые занесли в каталог как FRB 180916.J0158 + 65, является первым, производящим периодическую или циклическую схему быстрых радиовсплесков. Схема начинается с шумного четырехдневного окна, в течение которого источник излучает случайные всплески радиоволн, после чего следует 12-дневный период радиомолчания.

Астрономы заметили, что эта 16-дневная схема быстрых радиовсплесков повторялась последовательно в течение 500 дней наблюдений.

«Этот FRB, о котором мы сейчас сообщаем, похож на часы», — говорят астрономы. «Это самый точный образец, который мы видели из всех этих источников. И он большая подсказка, которую мы можем использовать, чтобы начать искать физику того, что вызывает эти яркие вспышки, которые никто на самом деле не понимает».

Какое явление стоит за этим новым внегалактическим ритмом, неизвестно, хотя ученые исследуют некоторые идеи в своей статье. Одна возможность состоит в том, что периодические всплески могут исходить от одного компактного объекта, такого как нейтронная звезда, которая вращается и колеблется — астрофизическое явление, известное как прецессия.

Предполагая, что радиоволны исходят из фиксированного местоположения на объекте, если объект вращается вдоль оси и эта ось направлена ​​только в направлении Земли каждые четыре из 16 дней, то мы будем наблюдать радиоволны как периодические всплесков.

Другая возможность включает двойную систему, такую ​​как нейтронная звезда, вращающаяся вокруг другой нейтронной звезды или черной дыры.

Если первая нейтронная звезда испускает радиоволны и находится на эксцентричной орбите, которая ненадолго приближает ее ко второму объекту, приливы между этими двумя объектами могут быть достаточно сильными, чтобы первая нейтронная звезда деформировалась и кратковременно вспыхнула, прежде чем она отклонилась. Такая картина повторяется, когда нейтронная звезда поворачивается назад по своей орбите.

Исследователи рассмотрели и третий сценарий, включающий радиоизлучающий источник, который вращается вокруг центральной звезды. Если звезда испускает ветер или облако газа, то каждый раз, когда источник проходит через облако, газ из облака может периодически увеличивать радиоизлучение источника.

Может быть, самая захватывающая возможность заключается в том, что новый FRB, и даже те, которые не являются периодическими или даже повторяющимися, могут происходить от магнетаров — типа нейтронной звезды, который, как считается, обладает чрезвычайно мощным магнитным полем.

Особенности магнетаров до сих пор изучены не очень хорошо, но астрономы заметили, что они время от времени выпускают огромное количество излучения через электромагнитный спектр, включая энергию в радиодиапазоне.

Совсем недавно астрономы сделали новое наблюдение, которое поддерживает идею о том, что магнетары могут быть жизнеспособным источником быстрых радиовсплесков.

В конце апреля CHIME обнаружил сигнал, похожий на быстрый радиовсплеск, исходящий от магнетара, находящегося на расстоянии около 30 000 световых лет от Земли.

Если сигнал подтвердится, это будет первый FRB, обнаруженный в нашей собственной галактике, а также убедительное доказательство того, что магнетары являются источником этих таинственных космических сигналов.

Amiri, M., Andersen, B., Bandura, K. et al. Periodic activity from a fast radio burst source. Nature 582, 351–355 (2020). doi.org/10.1038/s41586-020-2398-2