Час від часу астрономи фіксують дивні, майже примарні радіосигнали з далекого космосу. Вони спалахують і зникають практично миттєво, не залишаючи часу на дослідження. Ці явища, відомі як швидкі радіосплески (FRB), належать до найзагадковіших подій у Всесвіті. Вони є короткими спалахами радіохвиль, які зазвичай тривають крихітні частки секунди, а їхнє випадкове поява на небі ускладнює визначення їхнього походження вже майже два десятиліття.
Проте науковці здобули важливий доказ. Астрономи повідомили про реєстрацію найвіддаленішого радіосплеску під позначенням FRB 20240304B. Цей імпульс древньої енергії тривав лише 1/1000 секунди й подолав відстань, що відповідає 80% усієї історії Всесвіту.
Хто головний підозрюваний?
Головна складність у дослідженні FRB полягає в тому, що теоретично існує близько 100 моделей їхнього походження. Вони виділяють колосальну енергію у радіодіапазоні — порівнянну з випромінюванням 500 млн Сонць за тисячні частки секунди, — проте в космічному масштабі це відносно помірні події, які не зрівняються із вибухами наднових або гамма-сплесками.
Один із головних кандидатів на роль джерела — магнетар. Це особливий тип нейтронної зірки з надпотужним магнітним полем, яка стискає масу цілого Сонця у сферу розміром із Київ. Інший популярний сценарій передбачає катастрофічне зіткнення двох нейтронних зірок, яке утворює чорну діру або надважку нейтронну зірку.
Щоб з’ясувати правду про FRB 20240304B, міжнародна група астрономів опублікувала дослідження в журналі Science, залучивши потужні обсерваторії світу.
Пошуки сплесків у темряві
Сигнал вперше зафіксували у березні 2024 року за допомогою південноафриканського радіотелескопа MeerKAT, що складається з 64 антен. Подія сталася в епоху так званого «космічного полудня» — періоду, який настав лише через 3 млрд років після Великого вибуху, коли формування зірок у Всесвіті досягло свого піку.
Коли астрономи спрямували надчутливі наземні телескопи на відповідну ділянку неба, щоб розгледіти рідну галактику джерела, вони побачили лише суцільну темряву. Навіть найглибші оптичні знімки не давали жодних результатів.
Ситуацію змінило залучення космічного телескопа JWST із його винятковою інфрачервоною чутливістю. Замість очікуваної масивної та добре сформованої галактики зі щільним зоряним населенням, науковці виявили крихітну карликову галактику з активним зоретворенням.
Чому саме магнетар?
Знайдена карликова галактика виявилася в 1000 разів менш масивною, ніж передбачали теоретичні моделі. Понад те, вона виявилася надзвичайно молодою: близько 90% її зоряної маси сформувалося впродовж останніх 30 млн років.
Цей факт став вирішальним аргументом на користь магнетара. Справа в тому, що нейронні зірки перед зіткненням можуть обертатися одна навколо одної мільярди років, що неможливо для молодої галактики. Магнетари ж здатні формуватися й вивільняти накопичену магнітну енергію всього за кілька мільйонів років, особливо в бідних на метали галактиках, які схильні народжувати масивні зорі.
Космічний ліхтарик
Окрім відкриття джерела, радіосплески виконують роль своєрідних астрономічних зондів. Світло рухається з максимальною швидкістю лише у вакуумі. Проходячи крізь холодний іонізований газ міжгалактичного простору, низькочастотні хвилі сигналу сповільнювалися сильніше за високочастотні, що спричинило затримку в їхньому прибутті. Турбулентний газ у рідній галактиці додатково розмив сигнал на кілька мілісекунд.
Завдяки цьому викривленню імпульс FRB 20240304B провів діагностику космічних структур на своєму шляху. Він «підсвітив» раніше невідому групу галактик на відстані близько 3,5 млрд світлових років, а також ніс у собі іонний відбиток скупчення Діви (Virgo Cluster) — найближчої до Землі подібної структури, розташованої приблизно за 54 млн світлових років.
Наразі астрономам відомо лише близько 100 радіосплесків із точно підтвердженими галактиками-господарями, і більшість із них розташовані значно ближче. Підтвердження того, що такі сплески існували настільки рано в історії космосу, дає старт новим цільовим програмам спостережень на ще більших відстанях.
Раніше ми повідомляли, як розподіл матерії у Всесвіті виміряли за радіосигналами з далекого космосу.
За матеріалами Science Alert
