Открытие быстрых радиовсплесков (FRB) стало полной неожиданностью для научного сообщества. Уже более пятнадцати лет астрономы ведут жаркие споры о природе этих невероятно мощных, но кратковременных космических вспышек. Совсем недавно появилась новая интригующая гипотеза, связывающая их с гибелью планет в окрестностях нейтронных звезд. В этой статье мы подробно разберем, что представляют собой эти таинственные сигналы, как их обнаружили и какие теории пытаются объяснить их происхождение.
Быстрый радиовсплеск в воображении художника (на самом деле радиоволны, конечно, невидимы)./(с) James Josephides/Swinburne.
Быстрые радиовсплески — это вспышки космического радиоизлучения, которые фиксируются радиотелескопами. Их уникальность в том, что за несколько миллисекунд они излучают столько же энергии, сколько самые яркие радиоисточники на небе.
История их изучения началась в 2007 году, когда ученые, анализируя архивные данные австралийского радиотелескопа Parkes за 2001 год, наткнулись на первую такую вспышку. С тех пор каталог известных FRB расширился до сотен событий, и можно только предполагать, сколько из них остается незамеченными.
Скепсис и земные помехи
Первоначально многие астрономы отнеслись к открытию с большим сомнением. Слишком уж необычными казались эти сигналы: невероятно яркие, длящиеся мгновения и появляющиеся в случайных точках неба. Все это было очень похоже на обычные радиопомехи земного происхождения.
Дело в том, что космические радиосигналы, преодолевая огромные расстояния, становятся чрезвычайно слабыми к моменту достижения Земли. Для их улавливания строят гигантские радиотелескопы, но даже они не могут полностью оградить наблюдения от фонового шума. Источником помех может быть что угодно: молнии, бытовая электроника или промышленное оборудование. Поэтому, когда ученый видит короткую и яркую вспышку, первая мысль — не ошибка ли это аппаратуры.
Комичный случай с микроволновкой
Частично этот скепсис оправдался. Тот же телескоп Parkes регистрировал сигналы, очень похожие на FRB, — так называемые перитоны. Однако в отличие от настоящих космических всплесков, перитоны наблюдались только одним инструментом и с одного направления.
Расследование привело к забавному открытию. Виновником оказалась микроволновая печь в комнате отдыха персонала обсерватории. Сотрудники иногда открывали дверцу печи до окончания цикла разогрева, и в этот момент автоматика на доли секунды отключала магнетрон. Именно это кратковременное излучение и фиксировал чувствительный телескоп. После этого инцидента ученые убедились, что перитоны — земного происхождения, а быстрые радиовсплески — настоящие космические гости.
Это был важный, но не единственный аргумент в пользу внеземной природы FRB. Постепенно накопилось достаточно доказательств, чтобы даже самые ярые скептики признали реальность явления. Остался главный вопрос: что же их вызывает?
Определение расстояния и источника
Поиск ответа шел постепенно, шаг за шагом. Одним из ключевых методов стало измерение дисперсии сигнала — явления, при котором радиоволны разной длины с разной скоростью проходят через межзвездную и межгалактическую среду. Анализируя эту характеристику, астрономы смогли оценить расстояние до источников всплесков.
Оказалось, что FRB приходят из далеких галактик, за миллиарды световых лет от нас. В 2016 году впервые удалось идентифицировать конкретную галактику, из которой пришел сигнал. Позже были определены и другие «родительские» звездные системы. Однако это не сильно прояснило картину, ведь в каждой галактике есть множество потенциальных источников: от обычных звезд до сверхмассивных черных дыр.
Радиотелескоп Parkes, с помощью которого были открыты быстрые радиовсплески / (с) Daniel John Reardon
Энергия и возможные катастрофы
Зная расстояние, ученые смогли оценить колоссальную энергию вспышек. Она составляет от 10^38 до 10^46 эрг. Для сравнения: нижняя граница соответствует энергии, которую Солнце излучает за сутки, а верхняя — за сотни тысяч лет. И вся эта мощность высвобождается за несколько миллисекунд!
Такие характеристики сразу навели на мысль о масштабных космических катастрофах. Во Вселенной постоянно что-то «бабахает»: взрываются сверхновые, сталкиваются звезды, объекты разрываются черными дырами. Теоретики выдвигали самые смелые гипотезы, включая взрывы гипотетических первичных черных дыр или экзотических бозонных звезд из темной материи.
Обратите внимание: Что больше Вселенной (рассказ).
Повторяющиеся сигналы: ключ к разгадке?
Ситуация усложнилась, когда выяснилось, что некоторые быстрые радиовсплески могут повторяться. События, зафиксированные в одной и той же точке неба, получили статус повторяющихся. Их уже насчитываются десятки, а отдельных повторов — сотни.
Это открытие поставило крест на теориях, связывающих FRB с одноразовыми катастрофами вроде взрывов звезд. Трудно представить объект, который взрывается, а затем снова и снова собирается и взрывается вновь. Зато повторяемость прекрасно согласуется с другой популярной гипотезой — о магнетарах.
Магнетары — это нейтронные звезды с рекордно сильными магнитными полями, самые мощные магниты во Вселенной. Некоторые из них действительно демонстрировали радиовспышки, хотя и более слабые, чем типичные FRB. Решающим доказательством стал всплеск FRB 200428 — первый и пока единственный, зарегистрированный внутри нашей Галактики. Его источником оказался известный магнетар SGR 1935+2154. Позже выяснилось, что и этот всплеск был повторяющимся.
Одна загадка или несколько?
Означает ли это, что все FRB порождаются магнетарами? Не обязательно. Возможно, природа повторяющихся и одиночных всплесков разная. Большинство зафиксированных событий так никогда и не повторились.
В астрономии нередки случаи, когда внешне похожие явления имеют совершенно разное происхождение. Классический пример — сверхновые звезды. Вспышки типа Ia возникают при термоядерном взрыве белого карлика, а все остальные типы — при гравитационном коллапсе ядра массивной звезды. Не исключено, что и быстрые радиовсплески — это общее название для вспышек разной физической природы. Среди них могут быть как повторяющиеся сигналы от магнетаров, так и одноразовые «крики» гибнущих планет или взрывы экзотических объектов.
Исследования продолжаются, и каждая новая обнаруженная вспышка приносит дополнительные данные, которые, будем надеяться, в конечном итоге приведут нас к полной разгадке этой удивительной космической тайны.
#астрономия #быстрые радиовсплески #вселенная #космос
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Откуда приходят самые загадочные радиосигналы Вселенной?.