Вчені наблизились до розгадки походження загадкових радіосплесків

З усього неба Всесвіт посилає таємничі сигнали. Ми насправді не знаємо, що вони собою представляють або що їх робить; але новий аналіз того, звідки вони надходять, дає нам підказки про джерела дивних випромінювань, які ми називаємо швидкими радіосплесками (FRB).

Під керівництвом астронома Крітті Шарма з Каліфорнійського технологічного інституту міжнародна група провела перепис і визначила, що FRB, швидше за все, походять із галактик із відносно молодим населенням зірок. Це певною мірою очікувано. Чого дослідники не очікували, це те, що ці галактики, швидше за все, будуть досить великими, з великою кількістю зірок – що насправді є досить рідкісним.

Це свідчить про те, що у способі генерації FRB може бути щось незвичайне.

Ми вже маємо кілька досить хороших уявлень про те, що таке FRB. По-перше, опис: це дуже потужне, але дуже коротке випромінювання радіосвітла, яке триває від часток мілісекунди до кількох секунд. Вони приходять з усього неба, їхні джерела від мільйонів до мільярдів світлових років, часто здається, що спалахують один раз і ніколи знову.

Це робить їх неможливими передбачити та важко відстежити, але ми стаємо кращими у виявленні за допомогою широкого огляду, а також у кращому визначенні їхніх головних галактик.

Що стосується того, якими вони є, то ми теж на це звертаємо увагу. Спойлер: це не інопланетяни. Швидше, перший FRB, виявлений прямо тут, у Чумацькому Шляху, ще у 2020 році, був пов’язаний з магнетаром – типом нейтронної зірки, яке має магнітне поле в 1000 разів потужніше, ніж у звичайної нейтронної зірки. Довгаюча взаємодія між магнітним полем і гравітацією об’єкта може спричинити зорепади, які посилають радіосвітло, що блимає по небу.

Не всі FRB поводяться однаково, тому можливо, що існує більше одного типу джерела. Звуження того, де знаходяться ці джерела, говорить нам про умови навколишнього середовища, які, швидше за все, їх спричиняють, що, у свою чергу, дозволяє нам зробити висновки про те, якими вони є.

Шарма та її колеги збирали спостереження за допомогою радіоінтерферометра під назвою Deep Synoptic Array у новій спробі виявити FRB та локалізувати їх. Вони ретельно вивчили властивості 30 головних галактик FRB і визначили, що радіоспалахи зазвичай виникають із галактик із популяціями молодих зірок.

Це не дивно, якщо попередники FRB є магнетарами. Нейтронні зірки — це колапсовані ядра масивних зірок, які стали надновими через колапс ядра, і масивні зірки мають коротший термін життя, ніж менші. Магнетари — це молоді нейтронні зірки, тому ми сподіваємося знайти їх у місцях, де більшість зірок молоді та мають коротке життя.

Хоча деякі FRB раніше були виявлені в популяціях старих зірок і в галактиках з малою масою, аналіз команди показав, що найпоширенішими попередниками є галактики з великою масою з молодими зірками. Це свідчить про те, що масивні молоді зоряні середовища важливі для формування попередників FRB; якби вони не були, ми побачили б ширший розподіл за типами галактик.

Чому це може бути невідомо, але дослідники вважають, що металічність цих масивних галактик, що утворюють зірки, може відігравати певну роль. Масивні галактики, як правило, мають набагато більший вміст металу, ніж галактики з меншою масою, і, як правило, утворюють важчі зірки.

Але є інша проблема. Супернові колапси ядра відбуваються зі швидкістю, подібною до швидкості утворення зірок у Всесвіті. Якщо магнетари, які виробляють FRB, формуються таким чином, розподіл FRB має бути в цілому узгодженим з розподілом наднових, що колапсують, навіть для галактик з малою масою, але це не так. Це свідчить про те, що магнетари, які утворюються через колапс ядра, не є головним попередником FRB.

Команда провела моделювання та знайшла рішення. Магнетари, які випромінюють FRB, можуть утворитися в результаті злиття подвійних зірок. Це більш імовірно в середовищах з більш масивними зірками, такими як галактики, визначені дослідниками.

Ми досі не маємо цілісного пояснення походження FRB, але дослідження значно посилюють аргументи на користь магнетарів і припускають, що особливі обставини формування цих магнетарів також мають місце.

Вивчення FRB все ще триває, але астрономи постійно виявляють нові дивні сигнали. Чим більше ми знайдемо, тим більше даних зможемо зібрати, щоб розгадати таємницю походження FRB. Це надзвичайно захоплюючий час бути живим і вивчати зірки. Дослідження опубліковано в Nature.