Возможна ли связь между магнетарами и FRB?

Согласно новому анализу магнетара XTE J1810-197, миллисекундные вспышки низкочастотных радиоволн, излучаемых мертвой звездой, показывают необычное сходство с сигналами FRB (быстрые радиовсплески). Это далеко не убедительное доказательство того, что эти два явления связаны, но это один из самых заманчивых намеков.

Утверждение является лишь одним из нескольких выводов в новой статье, принятой в Astrophysical Journal и доступной в настоящее время на ресурсе arXiv. Исследовательская группа, занимающаяся этой работой, проанализировала низкочастотный радиосигнал магнетара, используя вторую из двух вспышек, которые мы когда-либо получали из этого источника.

Магнетары являются особенно странным типом нейтронной звезды. Их магнитные поля невероятно сильны — примерно в четыре миллиарда раз сильнее, чем собственное магнитное поле Земли. Мы не знаем, какие процессы производят эти магнитные поля, но они достаточно сильны, чтобы сделать пространство вокруг них очень странным. Диаметры магнетаров составляют 20-25 км, однако массы большинства превышают массу Солнца. Плотность магнетара настолько велика, что его материя размером с горошину весила бы более 100 миллионов тонн.

Ученые не нашли много магнетаров, так как считается, что этот жизненный этап для звезды длится очень короткое время в космическом плане: всего 10 000 лет. Из тех, что были обнаружены, XTE J1810-197 является одним из самых странных из них.

Расположенный на расстоянии 10 000 световых лет в созвездии Стрельца, он был первым из четырех обнаруженных магнетаров, излучающих радиоволны, но это происходит только с перерывами. Когда он был обнаружен в 2003 году, он был виден на радиочастотах. Затем, в 2008 году, магнетар загадочным образом замолчал.

Но в декабре прошлого года он снова появился в радиодиапазоне, специалисты из Национального центра радиоастрофизики в Индии задействовали радиотелескоп Giant Metrewave (GMRT) для его изучения.

Их результаты, полученные в основном за четыре серии наблюдений в низкочастотном диапазоне от 550 до 750 МГц, показали быстрое уменьшение плотности радиопотока после начального всплеска. Это соответствовало наблюдениям первой вспышки. «Подобно предыдущей вспышке, плотность потока 650 МГц уменьшилась примерно в 5 или более раз за первые 20–30 дней», — пишут исследователи в своей статье.

Что особенно их заинтриговало, так это возможная связь с быстрыми радиовспышками, таинственными всплесками радиоданных, которые длятся всего несколько миллисекунд, но с такой энергией, как будто их излучает 500 миллионов Солнц. Большинство FRB не были обнаружены повторяющимися, но между ними было поразительное сходство.

Астрофизики наблюдали всплески, излучающие магнитные волны в миллисекундах, со спектральными структурами, которые, как и FRB, не могут быть объяснены эффектами, вызванными их прохождением через межзвездную среду, газ и пыль между звездами.

«Эти структуры могут указывать на феноменологическую связь с повторяющимися быстрыми радиовсплесками, которые также показывают интересные, более подробные частотные структуры», — пишут исследователи.

Но это только «возможно» на данный момент. Есть также несколько явлений, которые необходимо изучить.

Во-первых, повторяющиеся FRB часто демонстрируют явление, известное как дрейф частоты, когда последовательные всплески дрейфуют вниз по частоте.

Из-за их разрешения и рассеяния в частотном диапазоне, который они наблюдали, исследователи не смогли определить какой-либо сдвиг частоты в своих данных. Это не значит, что его там не было, но для его поиска потребуется другой набор данных.

Во-вторых, есть вопрос силы сигнала. Сигнал магнетара был на порядок мощнее, чем пик повторяющегося сигнала FRB 121102, но здесь есть одна загвоздка — FRB проделал намного более длинный путь. Это означает, что источник FRB должен быть примерно в 100 миллиардов раз ярче, чем пик вспышки XTE J1810-197, зафиксированный GMRT.

Исследование было принято в Astrophysical Journal и доступно на arXiv.