Анализ астрономических данных позволил исследователям обнаружить радиосигналы, длительность которых значительно меньше, чем у других зарегистрированных всплесков быстрых радиоволн.
Быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts, FRB) это кратковременные и интенсивные вспышки радиоволн, продолжительность которых варьируется от одной до нескольких миллисекунд, а в некоторых случаях достигает целой секунды. Характерной особенностью таких всплесков является их относительно небольшая энергия сопоставима с выбросом энергии, испускаемой Солнцем за день, а то и несколько дней.
Природа FRB-сигналов до сих пор остается загадкой для ученых. Однако существуют теория, существует предположение, что источниками этих явлений могут быть магнетары — молодые нейтронные звезды, обладающие чрезвычайно мощными магнитными полями. Согласно одной из гипотез, они выбрасывают заряженные частицы, формируя ударную волну, приводящую к возникновению подобных вспышек.
Существуют также предположения о том, что причиной радиовсплесков могут являться гибнущие планеты у нейтронных звезд; сверхновые, а также слияние нейтронных звезд.
Установление происхождения быстрых радиовсплесков представляет собой непростую задачу, обусловленную их кратковременностью. Однако астрономов привлекают эти явления, поскольку они способны предоставить ценную информацию о космических объектах, являющихся источниками всплесков, и способствуют изучению распределения материи в галактиках.
Впервые такие радиовсплески исследователи обнаружили в 2007 году, причем случайно. Американские астрономы анализировали архивные записи наблюдений за пульсаром, которые вел радиотелескоп австралийской обсерватории «Паркс» ( Parkes Observatory), и зафиксировали необычные всплески кратковременной активности, которые, вероятно, являются результатом мощных энергетических выбросов.
Вспышка получила обозначение FRB 20010724. Подробное изучение сигнала выявило, что он исходит от объекта, свет от которого доходил до Земли в течение трех миллиардов лет, то есть расположенного за пределами Млечного Пути. Учитывая, что FRB-сигнал был обнаружен в массиве данных, полученных в ходе обзорных наблюдений, специалисты провели оценку вероятности частоты подобных явлений. Стало известно, что ежедневно на небе может происходить до тысячи быстрых радиовсплесков, однако они не фиксируются. Сложность заключается в том, что радиотелескопы не способны охватить всю небесную сферу, а исследуют лишь ее небольшую часть.
В дальнейшем специалисты стали чаще открывать быстрые радиовсплески. Оказалось, они имеют внегалактическое происхождение и являются одинарными — исходят от одного источника всего один раз. Однако в 2012 году астрономы открыли первый в истории наблюдений источник повторяющихся быстрых радиовсплесков FRB 20121102A. Изначально исследователи зафиксировали первые радиосигналы от этого объекта в том же году, после чего их получали с интервалом раз в год-два.
Анализ источника, проведенный в разных диапазонах длин волн, выявил, что он расположен в области, соответствующей созвездию Возничего, и находится внутри малозаметной карликовой галактики, свет которой достиг Земли примерно за три миллиарда лет.
В октябре 2023 года в журнале Nature Astronomy вышла работа астрономов из Нидерландского института радиоастрономии, посвященная очередной серии быстрых радиовсплесков FRB 20121102A. Авторы сообщают об обнаружении в архивных данных наблюдений наиболее короткие из известных сигналов FRB.
При анализе массива астрономических данных объемом 400 терабайт, собранного радиотелескопом Грин-Бэнк (США) с 2017 года для проекта Юрия Мильнера, целью которого является поиск внеземной разумной жизни Breakthrough Listen, в ходе исследования ученые обнаружили в нем десятки быстрых радиоимпульсов. Среди них было восемь, характеризующихся крайне малой продолжительностью – всего несколько микросекунд. Наименьшая продолжительность составила 6,5 микросекунд, наибольшая – 86. Следует отметить, что обычно быстрый радиовсплеск продолжается не менее миллисекунды (в миллисекунде содержится 1000 микросекунд).
«Сверхбыстрые радиоимпульсы предоставляют сведения об источнике: он должен быть чрезвычайно мал — вероятно, его диаметр не превышает нескольких километров. Вероятнее всего, они возникают от компактного объекта, а не являются результатом ударной волны», — объяснил ведущий автор исследования Марк Снелдерс.
При движении FRB-сигналов в космическом пространстве они формируют «отличительную кривую», достигая Земли в виде спектра частот, что свидетельствует о препятствиях, возникших на их траектории. Некоторые частоты достигают нашей планеты раньше, в то время как другие замедляются из-за газов и пыли, встречающихся по пути.
Марк Снелдер высказал идею о том, что быстрые радиовсплески можно использовать как «астрофизические зонды» для исследования облаков газа и пыли, расположенных на пути радиовсплеска. Обнаружить эти газы непосредственно в телескопы сложно, однако, по тому, как они влияют на сигналы FRB, можно установить их местоположение или оценить их концентрацию. Полученные данные позволят создать карту распределения материи, демонстрирующую, какая ее доля в галактиках приходится на звезды, а какая — на газ.