«Этот новый всплеск, который мы обнаружили, примерно в 1000 раз ярче, чем любой другой радиовсплеск, когда-либо наблюдаемый с магнитара».
Более десяти лет астрономы были озадачены энергичными и необъяснимыми вспышками радиосвета, наблюдаемыми в других галактиках, которые вспыхивают на долю секунды, а затем загадочным образом исчезают. Источники этих быстрых радиовсплесков (FRB), как их называют, являются одним из самых сложных открытых вопросов в астрономии.
Теперь международная группа исследователей впервые наблюдала источник одного из этих загадочных сигналов в нашей собственной галактике, подтверждая, что по крайней мере некоторые из этих загадочных FRB возникают из магнетаров, причудливого класса мертвых звезд. Эта находка проливает свет на происхождение всплесков, которые мы наблюдали в других галактиках, а также вызывает больше вопросов, поскольку не все FRB соответствуют одному и тому же профилю.
Открытие «чрезвычайно интенсивного радиовсплеска» прямо здесь, в Млечном Пути в начале этого года, побудило ученых указать на локальный магнитар под названием SGR 1935 + 2154 в качестве источника, согласно пакету новых исследований, опубликованных в среду в журнале Nature.
«Что действительно интересно об этом исследовании является то , что мы определенно не знали , что магнетары может производить такие яркие всплески,» — сказал Ziggy Pleunis, докторской исследователь в McGill Космического института в Монреале и соавтор одного из исследований , в а вызов.
«Этот новый всплеск, который мы обнаружили, примерно в 1000 раз ярче, чем любой другой радиовсплеск, когда-либо наблюдаемый с магнитара».
Вспышка была настолько яркой, что наблюдатель в соседней галактике теоретически мог ее увидеть, что привело астрономов к выводу, что некоторые из всплесков, которые мы наблюдаем в других галактиках, также вызваны магнетарами.
Магнитары — это магнитно-вращающиеся и сверхплотные ядра массивных звезд, которые взорвались, схлопнулись и умерли. С тех пор, как в 2007 году был обнаружен первый FRB , магнитары оставались одними из главных виновников этого явления, потому что эти оболочки, как известно, излучают радиоволны с сильно поляризованными волнами, которые согласуются с сигналами FRB.
«Многие теории основаны на магнетарах, потому что мы знаем, что есть резервуар магнитной энергии, из которого можно извлечь быстрые радиовсплески», — сказал Плюнис. «Всегда стоял вопрос: если быстрые радиовсплески производятся магнетарами, то почему мы никогда не видим быстрых радиовсплесков из Млечного Пути? Это очень хороший вопрос».
28 апреля 2020 года лучистый ответ на этот вопрос со скоростью света хлынул в приемники канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода (CHIME), радиотелескопа в Британской Колумбии. Это был быстрый радиовсплеск, теперь известный как FRB 200428, и он явно шел со стороны SGR 1935 + 2154, находящейся в 30 000 световых лет от нас.
«Мы обыскиваем небо размером более 1000 пикселей в нашем поле зрения, и обычно, когда мы видим вспышку, она загорается, может быть, на несколько пикселей», — сказал Плеунис. «В этом случае было 60 пикселей, которые загорались и все фиксировали одну и ту же вспышку, поэтому сразу стало ясно, что что-то очень яркое попало в телескоп».
К концу апреля из-за пандемии Covid-19 коллектив CHIME перешел на удаленную работу, но члены команды по-прежнему постоянно следили за потоками данных, поступающими с телескопа. Когда FRB 200428 осветил приемники, это вызвало шквал разговоров в Slack и Zoom о беспрецедентном обнаружении вызова FRB изнутри нашего галактического дома.
«Конечно, это было очень захватывающе, — сказал Плеунис». Все запрыгали на нее и подумали: «Ой, что это? Что это может быть?'»
«Активный магнетар и очень яркий радиовсплеск с этого направления сделали весьма вероятным уже в первые несколько часов, что там была связь», — добавил он.
Эта связь была подкреплена независимым обнаружением FRB 200428 Обследованием транзиентного астрономического радиоизлучения 2 (STARE2), у которого есть приемники в Калифорнии и Юте, что доказывает, что это не случайный всплеск. Пакет Nature включает исследование под руководством Кристофера Боченека, аспиранта Калифорнийского технологического института, в котором основное внимание уделяется обнаружению STARE2.
Четкие наблюдения позволили исследователям выявить много интересных деталей о давно искомой связи между FRB и его источником. Бинг Чжан, астрофизик из Университета Невады в Лас-Вегасе, руководил и был соавтором остальных исследований в пакете, в которых подробно рассматриваются свойства FRB Млечного Пути и общая механика FRB магнитаров.
«Эти магнетары обладают безумно сильным магнитным полем», — сказал Плеунис. «Это не похоже на то, к чему вы привыкли из учебников физики, где есть диполь и линии. Он запутан по-разному, потому что он настолько экстремальный, что означает, что там много узлов ».
«Поскольку он активен и к тому же вращается, у вас иногда бывают такие изменения конфигурации», — продолжил он. «Считается, что если одна из этих линий магнитного поля запутается, а иногда и трескается, тогда вы получаете огромный выброс энергии».
Открытие местного FRB, связанного с магнетаром, является крупным прорывом, но и у магнетаров, и у быстрых радиовсплесков есть еще много секретов, которые можно раскрыть. Например, учитывая, что в Млечном Пути есть несколько десятков известных магнетаров, непонятно, почему только некоторые из них, кажется, излучают радиовсплески, и только один был пойман как выплескивающий событие FRB.
Точно так же некоторые всплески в других галактиках намного ярче, чем FRB 200428, что позволяет предположить, что они не могут быть объяснены магнетарами, такими как SGR 1935 + 2154.
«Что мы действительно хотели бы сделать, так это найти как можно больше ближайших быстрых радиовсплесков, — сказал Плеунис, — потому что вы можете изучить их более подробно».
