FRB (Fast Radio Bursts) – с англ.: Быстрые радиовсплески – регистрируемые радиотелескопами единичные радиоимпульсы длительностью несколько миллисекунд неизвестной природы. Типичная энергия всплесков, по оценкам, эквивалентна выбросу в космическое пространство энергии, испускаемой Солнцем в течение нескольких десятков тысяч лет [Wiki].

Международная команда астрономов, использующих радиотелескопы на всём земном шаре, от Гавайев и до Нидерландов, определила точное место происхождения одного из наиболее таинственных феноменов в космосе: быстрых радиовсплесков (далее – FRB, или Fast Radio Bursts).

Результаты этих научных трудов были представлены на конференции American Astronomical Society, а также в статьях, опубликованных в Nature и Astrophysical Journal Letters.

FRB – это чрезвычайно энергетические всплески радиоволн, которые продолжаются всего долю секунды, если быть точным – от 1 до 5 миллисекунд. Эти быстрые всплески энергии сбили с толку астрономов в 2007 году, когда команда исследователей, изучавших архивные данные радиотелескопа обсерватории Паркса, обнаружила первый известный FRB. В последующие годы количество обнаруженных быстрых радиовсплесков увеличилось до восемнадцати. Некоторые ученые предполагают, что они могут быть результатом каких-то катастрофических событий в глубоком космосе: вспышкой сверхновой или сверхмассивной чёрной дырой, выбрасывающей вещество. Другие доказывают, что быстрые радиовсплески возникают у нас “на заднем дворе”, порождённые пульсарами в окружении космической пыли, или другими мощными магнитными силами в Млечном пути.

Теперь же мы смогли определить место возникновения FRB, и оно находиться в карликовой галактике за 3 миллиарда световых лет от нас. Это доказывает, что быстрые радиовсплески, на самом деле, исходят из дальней части Вселенной. Это также значит, что должно было произойти какое-то событие колоссальных масштабов, если сигнал смог достигнуть нас сквозь столько времени и такое расстояние.

Быстрый радиовсплеск FRB 121102, что мы обнаружили, возник в результате события произошедшего 3 миллиарда лет назад (примерно в это же время первая жизнь на нашей планете начала использовать фотосинтез) в карликовой галактике, которая находится в 700 миллионов раз дальше, чем ближайшая к нам звёздная система – Альфа Центавра.

“Теперь мы знаем, что этот конкретный всплеск исходит из карликовой галактики, находящийся более, чем в 3 миллиардов световых лет от Земли”, – говорится в пресс-релизе Shami Chatterjee из Корнелльского университета. “Этот простой факт является огромным шагом вперёд в понимании этих событий”.

FRB 121102 был впервые открыт обсерваторией Аресибо в Пуэрто-Рико в 2012 году. В то время это был самый большой радиотелескоп с одной тарелкой. Учёные, работавшие в Аресибо, заметили, что FRB 121102, в отличии от других быстрых радиовсплесков, повторялся множество раз. Поэтому, чтобы найти его вновь, астрономы начали поиски с помощью Very Large Array – VLA (рус.: Сверхбольшая Антенная Решётка) – группа из 27 радиотелескопов в Нью-Мексико, которые могут перемещаться на железнодорожных путях и работать как интерферометр – массив радиотелескопов, которые могут работать, как один, и производить наблюдения в высоком разрешении.

С помощью VLA исследователи на протяжении шести месяцев и 83 часов наблюдений смогли засечь девять быстрых радиовсплесков, исходящих от FRB 121102.

“Долгое время у нас ничего не было, а затем мы получили последовательность всплесков, которые дали нам именно то, чего мы так ждали,” прокомментировал Casey Law, исследователь из Калифорнийского университета в Беркли, который разработал программное обеспечение определения и анализа данных для поиска FRB. “Данные VLA позволили нам определить местоположение радиовсплесков очень точно,” добавила Sarah Burke-Spolaor из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) и Университета Западной Виргинии.

Следующим шагом было выяснить от какого объекта шёл сигнал FRB 121102. От VLA мы знали координаты сигнала в космосе, но что находилось в тех координатах и каков был источник быстрых радиовсплесков предстояло выяснить другому телескопу – Обсерватории Джемини на Гавайях.

Используя телескоп диаметром 8,19 метра для исследования участка космоса на предмет видимого света, а не радиоволн, Обсерватория Джемини обнаружила карликовую галактику на месте происхождения быстрых радиовсплесков. Оптические наблюдения также подтвердили, что FRB 121102 находиться за “невероятных” 3 миллиарда световых лет от нас.

“Мы первые показали, что это космологический феномен. Это не что-то из нашего заднего двора. И мы первые увидели где это происходит, – в этой маленькой галактике. Я думаю для всех это большой сюрприз,” – говорит Casey Law. “Теперь наша задача узнать почему это происходит.”

Что именно вызывает эти быстрые радиовсплески до сих пор загадка. Однако, мы изучили этот локальный феномен и теперь можем выдвигать научные предположения. Некоторые другие галактики, тусклые карликовые галактики похожие на FRB 121101, известны своими невероятно активными и кратковременными астрономическими событиями. Вспышки суперновых, одни из самых катастрофических явлений во Вселенной, а также гамма-всплески, которые связывают с быстрым формирование звезд и коллапсом ядра сверхновой, оба этих явления наблюдались в карликовых галактиках.

Кроме того, эти два астрономических феномена ассоциируют с формированием магнитаров. Магнитары – это нейтронные звезды (маленькие, плотные ядра звёзд, которые остались после массивных сверхновых), за исключением того, что у магнитаров присутствует особо сильное магнитное поле. Casey Law считает, что это и может быть причиной возникновения быстрых радиовсплесков.

“Все наши ниточки указывают на то, что в этой области что-то порождает эти магнитары,” поясняет С. Law. “Они могут быть созданы вспышками сверхновых или гамма-всплесками, а затем, когда они эволюционируют и их вращение немного замедляется, они излучают эти быстрые радиовсплески, так само, как и продолжительное радиоизлучение, вызванное замедлением вращения. Позже, они начинают быть похожими на магнетары, которые мы наблюдаем в нашей галактике, которые обладают очень высокими магнитными полями, однако вращаются, как обычные пульсары.”

Дополнительные исследования от радиотелескопов по всему миру подтвердили, что девять отчетливых вспышек от FRB 121102 пришли из относительно небольшой области диаметром 100 световых лет. Карликовая галактика, которая находится в этом пространстве, также излучала слабые радиосигналы в промежутках между сильными всплесками. Это подтверждает теорию Casey Law о том, что именно магнетар является причиной FBR, постоянно излучая слабые радиосигналы, и иногда, но не часто, выпуская сильный всплеск (возможно когда магнетар контактирует с другим веществом). В любом случае, источник всплесков и радиоизлучения, почти наверняка, один и тот же объект, или несколько объектов, которые взаимодействуют друг с другом на слишком малом для измерения пространстве.

Тем не менее, мы должны помнить, что FRB 121102 – это уникальный случай, потому что в отличии от других известных FRB, он повторяется. Поэтому он может быть результатом не того же самого физического явления, что и другие 17 быстрых радиовсплесков. Также известно, что карликовые галактики могут таить в себе сверхмассивные чёрные дыры. Возможно излучение от черной дыры и есть причиной этих загадочных быстрых радиовсплесков, которые мы обнаружили на Земле.

Это открытие воистину величайший пример международного сотрудничества и той степени использование телескопов по всему миру, благодаря которой мы можем исследовать тайны космоса, которые раньше были нам недоступны. Мы все еще не знаем причину возникновения FRB, мы даже не знаем являются ли все они порождениями одного физического явления. Но мы точно знаем, что они берут начало из невероятного, неуловимого события, за миллиарды световых лет расстояния и времени от нас.

Что ещё мы сможем открыть, когда наши телескопы станут лучше и мы сможем использовать множество телескопов по всей планет, как один? Остаётся только догадываться…

Источник перевода