Быстрые радиовсплески — загадочное явление, которое астрономы обнаружили только в ХХІ веке. Относительно их источника до сих пор продолжаются споры. Однако ученые надеются вскоре выяснить правду благодаря гравитационным волнам, ведь считается, что эти кратковременные события связаны с нейтронными звездами и черными дырами.
Загадка быстрых радиовсплесков
Быстрые радиовсплески (FRB) — это загадочные импульсы энергии, которые могут длиться от доли миллисекунды до трех секунд. Большинство из них приходят из-за пределов галактики, хотя один из них был обнаружен из источника внутри Млечного Пути. Некоторые из них также повторяются, что лишь добавляет им загадочности.
Хотя астрофизики считают, что высокоэнергетический астрофизический процесс является вероятным источником FRB, они не уверены, как они генерируются. Исследователи использовали гравитационные волны (ГВ) для наблюдения за одним из известных источников FRB, чтобы попытаться лучше их понять.
Единственным подтвержденным источником FRB во Млечном Пути является нейтронная звезда с мощным магнитным полем — магнетар под названием SGR 1935+2154. Ее обнаружили в 2020 году и впервые связали с источником. Хотя SGR 1935+2154 находится на расстоянии около 20 000 световых лет от нас, она все еще достаточно близка, чтобы ее можно было изучать.
В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, ученые использовали британско-немецкий детектор гравитационных волн GEO600, чтобы исследовать любые связи между FRB и гравитационными волнами. Исследование называется «Поиск с помощью GEO600 гравитационных волн, совпадающих с быстрыми радиовсплесками от SGR 1935+2154», а его ведущим автором является А. Г. Абак из Института гравитационной физики Макса Планка.
Связь FRB и магнетаров
FRB чрезвычайно энергичны, как и магнетары. Установление связи между FRB и магнетаром SGR 1935-2154 является большим шагом в понимании этих явлений, хотя остается еще целый ряд вопросов без ответов. Некоторые магнетары неоднократно продуцируют вспышки, а также светятся в рентгеновских лучах.
Магнетары могут испытывать мощные звездные землетрясения, когда высвобождается напряжение в их коре, и высвобожденная энергия встряхивает магнитное поле магнетара, высвобождая FRBs и рентгеновское излучение. Исследователи задаются вопросом, могут ли те же землетрясения генерировать гравитационные волны.
«Наблюдение быстрых радиовсплесков и гравитационных волн от магнетара почти одновременно было бы доказательством, которое мы искали в течение длительного времени», — сказал Джеймс Лаф, ведущий ученый немецко-британского детектора гравитационных волн GEO600 в Институте гравитационной физики имени Макса Планка (Институт Альберта Эйнштейна; AEI) в Ганновере.
Одновременное наблюдение FRB и ГХ могло бы подтвердить общее происхождение звездных землетрясений, генерируемых нейтронной звездой. Если магнетар генерирует ГХ, они будут сильными, когда достигнут наших детекторов, и их эффекты будет легче наблюдать. С апреля 2020 года по октябрь 2022 года SGR 1935+2154 сгенерировал три эпизода FRB, и GEO600 их слушал. Детектор ГХ является частью глобальной сети детекторов гравитационных волн.
Поиск гравитационных волн
«Было очень важно, чтобы GEO600 мог продолжать наблюдения, пока все остальные детекторы находились на стадии модернизации, — пояснил Лаф. — Иначе мы бы потеряли возможность получить данные о гравитационных волнах во время этих захватывающих событий, происходящих так близко от нас».
К сожалению, тщательный анализ данных GEO600 не обнаружил никаких признаков гравитационных волн. Однако наблюдения детектора все равно были ценными. Поскольку магнетар находится так близко к нам, даже отсутствие обнаружения дало определенную новую информацию.
Ученые не впервые используют детекторы ГВ для их поиска, излучаемых одновременно с FRB, а также ГВ от вспышек магнетарных звезд и пульсарных сбоев. Различные исследователи безуспешно пытались найти их с помощью более мощных объединений LIGO, Virgo и KAGRA (LVK).
Детекторы LVK крупнее и мощнее GEO600. Их данные показывают, что максимально возможная энергия гравитационных волн, которая могла быть излучена во время FRB магнетара в 2020–2022 годах и не быть обнаруженной, должна была быть до 10 000 раз меньше, чем астрономы пришли к выводу из предыдущих исследований.
Различные модели объясняют, как в FRB образуются ГХ, а их наблюдения еще недостаточно чувствительны, чтобы их различить. Однако, устанавливая пределы для силы ГХ, наблюдения ГХ все еще предоставляют информацию, которая помогает ученым совершенствовать свои модели.
Попытка связать ГХ и FRB на самом деле только начинается. Хотя LIGO/Virgo не смог наблюдать магнетар во время последнего FRB, надеемся, что они будут работать во время следующего эпизода. На этот раз их эффективность и чувствительность будет повышена.
По материалам phys.org
