Быстрые радиовсплески (FRB) — астрономические явления, которые восхищают и озадачивают ученых с момента открытия в 2007 году. Коротенькие, но мощные всплески радиоволн из космоса могут выделять колоссальное количество энергии, достаточное для кратковременного затмения целых галактик. Несмотря на интенсивность, всплески длятся доли секунды, что делает их захватывающими и сложными для понимания. Недавно группа исследователей из Массачусетского технологического института сделала большой шаг вперед, впервые определив происхождение быстрых радиовсплесков. Используя инновационный метод анализа, исследователи определили местонахождение конкретного FRB и дали важнейшие подсказки о таинственных силах, стоящих за этими космическими взрывами.
Что такое быстрый радиовсплеск?
Космические явления, известные как быстрые радиовсплески (FRB), ставят под сомнение наше представление о силах, действующих во Вселенной. Несмотря на краткость — обычно менее миллисекунды — эти взрывы радиоволн выделяют огромную энергию. За одно мгновение энергия одного FRB может превысить энергию целой галактики, делая эти явления и удивительными, и таинственными.
Загадка кроется в происхождении и физических механизмах, стоящих за вспышками FRB. Несмотря на то что с момента открытия в 2007 году было обнаружено тысячи вспышек, точный источник остается неясным. Было выдвинуто множество гипотез, объясняющих их появление, но среди астрономов нет единого мнения.
Некоторые исследователи предполагают, что вспышки могут исходить от нейтронных звезд — сверхплотных объектов, образующихся при коллапсе массивной звезды в конце ее жизни. Эти звезды обладают очень мощными магнитными полями, и теоретические модели показывают, что FRB могут быть вызваны явлениями в этих высокомагнитных средах, таких как взрывы, связанные с магнетаром — нейтронной звездой с интенсивным магнитным полем.
Другие гипотезы связывают FRB с черными дырами, предполагая, что эти вспышки могут генерироваться экстремальными явлениями рядом с ними, например, поглощением материи или выбросами мощных струй энергии.
Разнообразие теорий не останавливает учёных от поиска ключа к разгадке тайны. Методы наблюдения совершенствуются, а новые теоретические идеи исследуются.
Почему быстрые радиовсплески так загадочны?
Главное затруднение в том, что вспышки радиоволн чрезвычайно кратки и происходят на огромных расстояниях. Некоторые из них были зафиксированы более чем в 8 миллиардах световых лет от Земли, что осложняет определение их природы. А sporadic nature, то есть отсутствие предсказуемости и регулярности, также затрудняет изучение данного явления.
Несмотря на это, работа крайне важна. Из-за своей энергетической мощи FRB считаются явлениями с большим космологическим значением. Некоторые исследователи утверждают, что могут дать ценные подсказки о самых экстремальных событиях во Вселенной.
Большой прорыв: обнаружение FRB
Ученые из Массачусетского технологического института сделали важное открытие, определив местонахождение источника одного из подобных явлений. Исследование опубликовано в журнале… Текст посвящен FRB 20221022A — быстрому радиовсплеску, открытому в 2022 году. Его обнаружили в галактике, находящейся примерно в 200 миллионах световых лет от Земли.
Для выяснения места возникновения FRB специалисты применили необычный способ — анализ мерцания радиоволн, которые FRB излучает. Мерцание, подобноеtw мерцанию звезд на ночном небе, появляется, когда свет от объекта проходит через среду, например, газ в галактике. Изменения яркости сигнала позволяют судить о размере и расстоянии области, где он возникает.
Анализ показал, что взрыв произошел вблизи вращающейся нейтронной звезды. Эти сверхплотные звезды, являющиеся остатками сверхновых, обладают очень мощными магнитными полями. Предполагаемое расстояние между FRB и нейтронной звездой составляет всего 10 000 километров, что немного больше расстояния между Нью-Йорком и Сингапуром.
Результаты дают основание считать, что быстрое радиоизлучение могло быть связано с магнетарами – нейтронными звездами с сильными магнитными полями. Поля настолько мощные, что вблизи них атомы разрушаются. Учёные предполагают, что накопленная энергия в этих полях может сжиматься и перестраиваться, высвобождая энергию в виде радиоволн, что вызывает появление наблюдаемого быстрого радиоизлучения.
Путь к новым открытиям
Обнаружение команды Массачусетского технологического института проливает новый свет на природу этих событий. Это первое убедительное доказательство того, что FRB действительно могут происходить из магнитосферы нейтронной звезды, а именно — из магнетара. Результат положил конец множеству предположений о том, что быстрые радиовсплески обусловлены гораздо более далекими явлениями, такими как ударные волны от сверхновой.
Открытие открывает путь к новым исследованиям для лучшего понимания роли экстремальных магнитных полей во Вселенной. Ученые смогут использовать сцинтилляцию как мощный инструмент для определения происхождения будущих ФРБ и, возможно, обнаружения других явлений в этих средах.