Ученые ищут разгадку самых странных сигналов из глубин Вселенной

Как студент сделал открытие.

Ученым впервые удалось узнать, откуда на Землю пришел быстрый радиовсплеск — одиночный импульс огромной яркости и длительностью в миллисекунды. Быстрые радиовсплески изучают более десяти лет. Всего их известно около тридцати. Какими объектами в космосе они порождены, до сих пор непонятно. Об одной из самых горячих проблем астрофизики — в материале РИА Новости.

Студент делает открытие

В 2007-м студент Университета Западной Виргинии (США) Дэвид Наркевич исследовал данные радиотелескопа Обсерватории Паркса за прошлые годы. Он искал в Магеллановых Облаках особый вид нейтронных звезд, которые очень быстро вращаются, выбрасывая мощные потоки электромагнитного излучения. Наблюдателю кажется, что они вспыхивают и гаснут, как маяки, поэтому их называют пульсарами.

В данных оказался необычайно мощный и короткий импульс длительностью всего пять миллисекунд. Причем разница между низко- и высокочастотным сигналом была очень большой, характерной для самых далеких внегалактических объектов. Радиоволна наталкивается на свободные электроны в космическом пространстве, они рассеивают ее, словно призма, поэтому волны высоких частот достигают Земли быстрее. Чем дольше радиоволна идет до Земли, тем заметнее разница между низко- и высокочастотным сигналами. Ученые называют это мерой дисперсии.

Найти повтор радиосигнала не удалось — как и его источник. Установили только, что импульс пришел из области рядом с Магеллановыми Облаками. Второй подобный сигнал, только гораздо слабее, обнаружили спустя пять лет тоже по архивным данным Обсерватории Паркса.

Заняться активнее этими странными сигналами помешал довольно забавный казус. Дело в том, что в данных Паркса были перитоны — еще один тип очень коротких радиоимпульсов. Сразу возникло предположение, что они имеют земное происхождение, возможно, техногенное. Так и оказалось. Перитоны излучали микроволновки, установленные в обсерватории.

Хотя быстрые радиовсплески, обнаруженные в 2007 и 2012 годах, отличались от перитонов, ученые не спешили приписывать им космическую природу. Только когда выявили аналогичные сигналы в данных других телескопов, стало понятно: наука стоит на пороге очень необычного открытия.

Так выглядит быстрый радиовсплеск

Откуда приходят импульсы

Сейчас зафиксировано примерно три десятка быстрых радиовсплесков (fast radio bursts, FRB). Подсчитано, что в сутки в космосе происходит несколько тысяч таких событий. Пока не удается идентифицировать их ни с одним из известных астрофизических объектов, таких как пульсар, черная дыра или активное ядро галактики.

Большинство FBR однократные. Первый повторяющийся быстрый радиовсплеск выявили в 2012-2015 годах — FRB 121102. Импульсы одинаковые, но нерегулярные, в этом отличие от пульсаров. Благодаря повтору ученые смогли определить местоположение источника сигнала. Для этого к поискам подключили радиоинтерферометр VLA и другие телескопы, навели их на участок неба, откуда пришел импульс, и обнаружили карликовую галактику на расстоянии трех миллиардов лет.

Недавно международный коллектив ученых обнародовал информацию об источнике одиночного импульса FBR 180924. Он пришел из галактики DES J214425.25-405400.81, находящейся в четырех миллиардах световых лет в созвездии Журавль. Она в тысячу раз больше, чем та, откуда идет повторяющийся FBR, и там более старые звезды. Это говорит о том, что порождать быстрые радиовсплески могут объекты разной природы.

Спектр, где обнаружен быстрый радиовсплеск FRB 180924. Он пришел из галактики в созвездии Журавль

Нейтронные звезды лидируют

Теоретики выдвинули множество гипотез о природе быстрых радиовсплесков: космические струны, испарение черной дыры, коллапс заряженной черной дыры, рождение белой дыры, вспышки обычных звезд, сверхновых и, разумеется, деятельность разумных обитателей далеких миров.

Постепенно все экзотические предположения отвергли, другие признали маловероятными. Осталось две гипотезы, связанные с нейтронными звездами. Эти компактные быстро вращающиеся объекты способны порождать очень мощные радиоимпульсы.

Согласно первой модели, FBR испускают молодые нейтронные звезды возрастом около ста лет. Они вращаются с огромной скоростью: один оборот в миллисекунды. Энергия вращения переходит в радиоимпульс. По сути, это радиопульсары, и тогда, вероятно, большинство FBR должны быть повторяющимися.

По второй версии, источник — магнитары, нейтронные звезды с очень большим магнитным полем. Возмущение этого поля дает мощный быстрый радиоимпульс, который, возможно, повторится через сотни лет.

Пока обнаружили слишком мало FBR, чтобы раскрыть их загадку. Не исключено, что ученым придется ждать постройки в Австралии и ЮАР гигантского радиоинтерферометра SKA, который сможет обнаруживать десятки таких событий в сутки.

Молодая нейтронная звезда посылает в пространство радиоимпульс длительностью в несколько миллисекунд. Земли он достигнет через сотни миллионов лет. Более короткие волны (голубые) импульса придут раньше.