Астрономы проследили загадочные радиоволны до источника в нашей галактике | Журнал "Вольт"
Чт. Ноя 26th, 2020



Изображенный здесь канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME) помог определить загадочные сигналы.

Изображенный здесь канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME) помог определить загадочные сигналы. (Андре Ренар / CHIME Collaboration /)

Около десяти лет загадочные вспышки из глубокого космоса озадачивали радиоастрономов. Взрывы радиоволн длятся всего несколько тысячных доли секунды, и кажется, что они исходят из галактик, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет – слишком далеко, чтобы можно было хорошо рассмотреть, что их создает. На сегодняшний день исследователи обнаружили около 120 таких «быстрых радиовсплесков» и дали почти вдвое меньше объяснений. Теоретики выдвигали идеи, в том числе коллапс экзотических звезд, столкновение нейтронных звезд с черными дырами и даже инопланетные цивилизации, толкающие космические корабли на энергетических лучах.

Теперь, возможно, у них наконец есть ответ.

В апреле исследователи заметили похожую радиовспышку здесь, в Млечном Пути, прямо в нашем галактическом районе. Группа телескопов уловила мощный импульс радиоволн, сопровождаемый вспышками более энергичных рентгеновских лучей, исходящих из одного и того же места: сильно магнитной коллапсированной звезды, известной как магнетар. Событие, о котором было рассказано в серии статей, опубликованных сегодня в Природа, впервые связывает загадочные радиовзрывы с известным представителем одного из самых экстремальных классов объектов во Вселенной.

«До этого мы просто гадали, гадали, гадали», – говорит Бинг Чжан, астрофизик из Университета Невады в Лас-Вегасе и автор статьи, в которой рассматриваются возможные источники быстрых радиовсплесков (FRB). «Этот на самом деле говорит нам, откуда он взялся».

Послание, услышанное в радиоастрономическом мире, было распространено в этом году утром 28 апреля, когда Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME) – радиотелескоп, возглавивший недавнюю охоту на FRB – обнаружил грозный радиосигнал, исходящий от плотный объект, извергающий рентгеновские лучи. Он не совсем достиг яркости FRB, но казался достаточно энергичным, чтобы стоить второго взгляда. Команда CHIME разослала уведомление, известное как «телеграмма астронома», чтобы проинформировать сообщество.

Многие команды услышали призыв CHIME, но только в одной из них был изготовлен специальный инструмент, способный ответить на него. Крис Боченек, аспирант Калифорнийского технологического института, ведет целенаправленную охоту на близлежащие радиовсплески, известную как Исследование переходных астрономических радиоизлучений 2 (STARE2). Боченек и его команда создали STARE2 как нечто вроде долгосрочной перспективы. С одной стороны, сеть из трех детекторов обошлась относительно дешево – около 15 000 долларов за детектор (более чувствительные объекты обходятся в десятки миллионов долларов). Вам не нужно щуриться, когда вы ищете ослепляющую вспышку. Но, с другой стороны, их ждало долгое ожидание.

«Идея FRB происходит в [our] Галактика дикая », – говорит он. «Если принять ставки за чистую монету, можно ожидать, что они будут каждые 50 лет или около того».

Обнаружение произошло гораздо раньше. Утренняя телеграмма CHIME побудила Боченека покопаться в своих ежедневных данных, и он сразу обнаружил, что STARE2 зарегистрировал вспышку в том же месте в то же время. И обнаружение STARE2 было в 1000 раз ярче, чем первоначально сообщалось CHIME (который улавливал пульс периферическим зрением). Эта огромная энергия едва ли квалифицировала вспышку как первый вероятный FRB из Млечного Пути.

«В этот момент я просто замерз», – говорит Боченек. “Это оно. Вот для чего мы создали этот детектор ».

Другие группы по всему миру продолжали добавлять новые детали к картине. В то время как только CHIME и STARE2 поймали радиовсплеск, китайский колоссальный пятисотметровый сферический радиотелескоп с апертурой (FAST) уловил десятки последующих рентгеновских и гамма-вспышек из одного и того же места. Источник был ясен: тип мертвой звезды, известной как магнетар, примерно в 30 000 световых лет от нас – в основном, у нашего порога.

Если вам нужно высвободить огромное количество энергии за короткий промежуток времени, вам будет трудно найти лучший объект, чем магнетар. Они представляют собой рифф нейтронных звезд – материя в самой плотной форме, которую может принять, прежде чем сдается и образует черную дыру. Они также могут похвастаться одними из самых мощных магнитных полей в известной вселенной, примерно в миллиард раз более интенсивными, чем могут создать самые сильные магнитные инженеры.

Когда вы упаковываете массу Солнца в магнит размером с город, любые изменения имеют драматические последствия. У магнетаров, как и у Земли, есть кора, которая может разрываться и деформироваться. А когда землетрясение раскалывает кору, магнитное поле может испытывать такие же сильные потрясения. Разрывающее и преобразовывающееся магнитное поле могло бы излучать радиоволны напрямую, или лопнувшая кора могла запускать извержения частиц, аналогичные солнечным вспышкам, которые, в свою очередь, могли вызывать FRB.

Одно обнаружение не доказывает, что все FRB происходят от магнетаров, и существует множество странных паттернов FRB, которые выглядят слишком сложными, чтобы исходить от одной сотрясающейся нейтронной звезды. Но всплеск 28 апреля подтверждает, что объекты могут объяснить некоторые, если не большинство FRB. «У нас достаточно магнетаров во Вселенной. Они лопаются регулярно. Они могут сделать достаточно FRB, чтобы покрыть все », – говорит Чжан.

С апреля этот дружественный соседний магнетар (который является одним из примерно 30 в Млечном Пути) излучал радиоволны еще около десяти раз. Ни один всплеск не был столь же мощным, как событие 28 апреля – которое, в свою очередь, было примерно в 30 раз тусклее, чем самый слабый известный FRB из другой галактики, – но в совокупности взрывы охватывают широкий диапазон энергий. Это разнообразие намекает на то, что яркие FRB могут представлять только самую видимую вершину айсберга скрытой активности магнитаров в других галактиках.

«[This range] заставляет меня чувствовать себя более уверенно », – говорит Келли Гурджи, радиоастроном из Амстердамского университета, не участвовавшая в этом исследовании. «Мы действительно ликвидируем разрыв между внегалактическими радиоисточниками и источниками в нашей галактике».

По мере того как астрономы собирают все больше обнаружений FRB, они попытаются выяснить, все ли всплески генерируются одинаковым образом. Причудливые вспышки могут исходить от необычных магнетаров, вроде тех, что рождаются в результате слияния нейтронных звезд, а не от коллапсирующих звезд. На выявление таких тонких различий может потребоваться много лет, но теперь, когда в книгах есть первый местный пример, задача кажется менее сложной, чем раньше.

«До этого я был весьма пессимистично настроен относительно поиска источников, – говорит Чжан, – но с этим, я думаю, этот галактический FRB может быть ключом к разгадке».



Source link

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *