Впервые телескопы отследили одиночный радиовсплеск в далекой галактике

Астрономы долго задавались вопросом, что вызывает короткие, мощные вспышки радиоволн. Теперь, новые наблюдения предполагают, что эти события, известные как быстрые радиовсплески, или сокращенно FRB, могут происходить из двух совершенно разных явлений.

Впервые астрономы определили домашнюю галактику однократного FRB. До сих пор только повторяющийся FRB 121102 был привязан к определенной галактике — крошечной высокоактивной карликовой галактике, расположенной на расстоянии около 2,5 миллиардов световых лет. Напротив, недавно обнаруженный одинокий FRB исходил из гораздо более массивной и спокойной галактики.

Астрономы заметили новый FRB, используя австралийский комплекс из 36 телескопов Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), раскинувшихся на расстоянии до шести километров друг от друга. Комбинируя данные из всех телескопов, используя технику, называемую интерферометрией, астрономы точно определили местоположение FRB с гораздо большей точностью, чем они могли бы получить при наблюдениях с одного телескопа.

Результаты, опубликованные в журнале Science, являются одними из самых значительных с момента открытия в 2007 году FRB, которые вспыхивают всего на одно мгновение, но могут излучать столько же энергии за миллисекунду, сколько Солнце за 10 000 лет.

Сигнал, официально названный FRB 180924 на дату своего открытия (неофициально  — Тони), был принят из галактики DES J214425.25–405400.81, расположенной на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Земли в созвездии Журавль.

Затем команда сфотографировала галактику с помощью очень большого телескопа Европейской южной обсерватории в Чили и измерила расстояние с помощью телескопа Keck на Гавайях и телескопа Gemini South в Чили.

В то время как ранее локализованный FRB 121102 был обнаружен в галактике, которая активно формировала молодые звезды, новый FRB исходит от окраины массивной галактики со старыми звездами, предполагая, что за его создание отвечает совершенно другие процессы.

«Первая локализация вдохновила множество моделей, основанных на магнетарах, образовавшихся при гибели массивных звезд», — говорят ученые.

Магнетар — это нейтронная звезда с сильным намагничиванием, которая образуется в результате гравитационного коллапса звезды, недостаточно массивной для образования черной дыры при ее взрыве. Но новое местоположение несовместимо со старой теорией, предполагающей наличие нескольких каналов для формирования FRB. Это может указывать на то, что повторяющиеся и неповторяющиеся FRB происходят из совершенно разных источников.

Новая находка также интересна по другой причине: она может помочь астрономам исследовать то, что лежит в огромных пространствах между галактиками, и приблизить нас к решению проблемы «отсутствующей материи».

Теоретические расчеты показали, что должно быть в два раза больше атомов, которые можно увидеть в звездах, что привело астрономов к предположению, что они должны содержаться в ионизированных газах в обширных пространствах, разделяющих галактики.

Так же, как свет разделяется на разные цвета, когда он проходит через призму, радиоволны рассеиваются, когда они сталкиваются с материей. В случае FRB более высокие частоты приходят первыми, а более низкие частоты — позже.

Это создает дисперсионный паттерн, и паттерн, наблюдаемый из FRB 180924, соответствовал тому, что астрономы ожидали от теории, что означает, что межгалактическое пространство действительно содержит ожидаемое количество ионизованного газа.

Двигаясь вперед, ученые планируют локализовать тысячи, если не десятки тысяч других FRB и посмотреть на их дисперсии, чтобы создать детальную карту дальних пространств космоса.

K.W. Bannister. A single fast radio burst localized to a massive galaxy at cosmological distance. Science. Published online June 27, 2019. doi: 10.1126/science.aaw5903.