С момента первого обнаружения быстрых гамма-всплесков, также известных как быстрые радиовсплески (FRB), в 2007 году, астрономы стремятся понять их природу и значимость. Эти кратковременные и мощные радиосигналы поступают из удаленных областей космоса, а их точные источники остаются неизвестными.
Новое исследование, проведенное международной группой ученых под руководством Критти Шармы из Калифорнийского технологического института, выявило, что многие быстрые радиоимпульсы (FRB) предположительно генерируются в массивных галактиках.
Анализ данных, полученных с канадского радиотелескопа CHIME, позволил ученым установить происхождение ряда быстрых радиовсплесков (FRB) и выявить характерную особенность: большая часть этих сигналов поступает из галактик с высокой массой, преимущественно эллиптических.
Происхождение быстрых гамма-всплесков
В отличие от других спекулятивных теорий, эта взаимосвязь с массивными галактиками является первым наблюдательным подтверждением прямой связи FRB с конкретным типом галактической среды. Данные, полученные исследователями, демонстрируют, что зафиксированные FRB исходят не только из массивных эллиптических галактик, но и из галактических областей, характеризующихся уникальными физическими параметрами, включая мощные магнитные поля и пониженную интенсивность звездообразования.
Это указывает на то, что возникновение FRB может быть связано с крайне энергетическими процессами, протекающими в галактиках, богатых темной материей и обладающих древней популяцией звезд.
В исследовании представлена модель, согласно которой взаимодействие мощно намагниченных нейтронных звезд, известных как магнетары, и ионизированного газа в эллиптических галактиках может быть причиной FRB-событий. Магнетары могут формироваться при слиянии нейтронных звезд или в виде изолированных объектов. В условиях высокой плотности плазмы и сильного магнитного поля такие звезды способны порождать кратковременные, но мощные радиовсплески.
Судя по имеющимся данным, формирование массивных галактик, вероятно, обеспечивает условия, необходимые для возникновения этих явлений, что также подтверждается тем, как быстро меняющиеся радиосигналы расположены относительно центров галактик.
Этот сценарий объясняет наблюдаемые FRB как своего рода «отпечатки» экстремальной магнитной активности в галактиках с низкой интенсивностью звездообразования. Таким образом, галактиках со звездным населением, характеризующимся определенными параметрами массы и возраста.
Важность открытия
Ранее происхождение FRB оставалось неясным, что приводило к появлению спекулятивных теорий, не подкрепленных конкретными данными. Результаты этого исследования впервые демонстрируют прямую взаимосвязь между FRB и массивными галактиками. Это свидетельствует о том, что эти сигналы не являются произвольными явлениями, а могут быть обусловлены особенностями галактической среды.
Астрономы могут использовать FRB для изучения массивных галактик, что позволит им исследовать их внутренние структуры, такие как распределение древних звезд и темной материи. Это поможет понять, как темная материя влияет на формирование высокоэнергетических явлений.
Новые наблюдения, которые будут осуществлены с использованием телескопов нового поколения, например, Square Kilometre Array (SKA), позволят астрономам получить более подробную информацию об окружении, в котором формируются FRB, и о процессах, лежащих в основе их возникновения. Вполне возможно, что картирование распределения темной материи с помощью этих мощных радиосигналов предоставит новый подход к изучению структуры Вселенной.
Новое исследование, представленное в журнале Nature, теперь доступно для ознакомления в препринт-версии.