После почти 20 лет исследований ученые постепенно разгадывают загадку быстрых радиовсплесков (FRB) — коротких сигналов, которые за доли секунды могут превзойти энергетический выход целых галактик. Исследования намекают на нейтронные звезды как на источник этих явлений, но механизм их образования остается предметом дискуссий. Недавнее открытие Массачусетского технологического института (MIT) проливает свет на эту проблему: ученые проследили происхождение одного из FRB до источника, расположенного в 200 млн световых лет от Земли.
Хотя быстрые радиовсплески существовали так же долго, как и звезды, человечество впервые обнаружило их в 2007 году. С тех пор тысячи таких сигналов были зафиксированы современными инструментами, и некоторые из них демонстрируют периодичность. Это позволило сузить круг возможных источников до магнетаров — чрезвычайно магнитных нейтронных звезд, а также, возможно, черных дыр.
Прорыв в изучении быстрых радиовсплесков произошел благодаря запуску в 2020 году Канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода (CHIME). Этот радиотелескоп с четырьмя большими антеннами способен фиксировать сигналы в диапазоне частот FRB. В 2022 году телескоп зарегистрировал сигнал FRB 20221022A, который поступил из далекой галактики. Команда MIT, возглавляемая Кензи Ниммо, проанализировала эти данные, используя явление сцинтилляции — эффект фильтрации сигнала через межзвездный газ, который вызывает его мерцание, подобно тому, как звезды мерцают на небе.
Исследование показало, что сцинтилляция может помочь определить размер области, где возникает сигнал. Это стало ключом к проверке двух основных гипотез образования FRB. Первая гипотеза предполагает, что быстрые радиовсплески возникают из-за ударных волн, которые распространяются от нейтронной звезды. Вторая — что они происходят из магнитного поля звезды.
Анализ CHIME обнаружил вариации яркости сигнала, подтвердившие наличие сцинтилляции. Газ в галактике-хозяине сигнала, вероятно, частично вызвал этот эффект, который, в свою очередь, действовал как естественная линза, позволяя уточнить размеры источника. Результаты показали, что зона излучения FRB очень мала — около 10 тыс. км в диаметре. Для сравнения, если бы сигнал возникал от ударных волн, эта область была бы значительно больше.
Полученные данные подтверждают, что источником быстрых радиовсплесков является магнитное поле нейтронной звезды, хотя точный механизм их образования остается загадкой. По словам Ниммо, среда вокруг магнетаров содержит огромное количество энергии, которая находится на грани физических возможностей. Это явление настолько мощное, что мы можем наблюдать его даже через огромные космические расстояния.
Несмотря на значительный прогресс, многие аспекты физики быстрых радиовсплесков требуют дальнейшего изучения. Однако такие исследования постепенно приближают нас к разгадке этого космического феномена.
Ранее мы сообщали о том, как самый отдаленный быстрый радиовсплеск поможет взвесить Вселенную.
По материалам news.mit.edu
