В течение многих лет астрономы изо всех сил пытались понять источник быстрых радиовсплесков — FRB, мощных импульсов энергии в доли секунды, которые возникают далеко за пределами нашей галактики. Удивительным техническим достижением астрономам наконец удалось определить галактическое происхождение FRB и его неожиданное расположение в космосе.
Новое исследование, опубликованное сегодня в «Науке», описывает первый одиночный FRB, чье местоположение было определено для конкретной галактики.
Концепция художника о едином быстром радио взрыве и как он был обнаружен.
«Это очень значительный результат», — утверждает Шрихарш Тендулкар, астроном из Университета Макгилла, который не был связан с новым исследованием, рассказал Gizmodo. «Во-первых, с технической точки зрения, очень непросто найти неповторяющийся быстрый радиосигнал и точно измерить его положение одновременно с помощью того же телескопа».
В самом деле, ранее повторяющийся FRB был локализован в далекой галактике, подвиг, совершенный командой под руководством Корнелльского университета в 2017 году. Но быстрые радиовсплески бывают двух видов: ретрансляторы и одноразовые, последние из которых более распространены, но ранее ученые не могли точно определить оных в пространстве из-за их переходного характера.
Команда, возглавляемая астрономом Китом Баннистером из Организации научных исследований и промышленных исследований Содружества (CSIRO) в Австралийском телескопе, теперь является первой, кто обнаружил галактическое происхождение одного неповторяющегося FRB.
Загадочная космическая радиопередача обнаружена в совершенно неожиданной области космоса
Впервые обнаруженные в 2007 году, быстрые радиовсплески остаются плохо изученным небесным явлением. Как следует из названия, эти импульсы быстрые, длящиеся несколько миллисекунд; они находятся в пределах радиочастотного спектра; и они чрезвычайно могущественны, они возникли давным-давно в галактиках далеко-далеко. Астрономы могут только догадываться об источнике FRB, с преобладающими теориями с участием нейтронных звезд с сильными магнитными полями (магнитарами), темной материей, черными дырами, сверхновыми и даже деятельностью внеземных цивилизаций.
Процесс поиска быстрых повторителей относительно прост, потому что они происходят в одной и той же точке пространства. Триангуляция положения не важна.
Однако ретранслятор с несколькими обсерваториями значительно сложнее, поскольку астрономы не могут предсказать, где может появиться следующая. Чтобы точно определить местонахождение неповторяющегося объекта, команда Баннистера разработала новый подход, который позволил им замораживать и сохранять астрономические данные менее чем за секунду после обнаружения пакета.
Важным инструментом, который позволил это сделать, является радиотелескоп CSIRO Австралийский квадратный километр Array Pathfinder (ASKAP) в западной Австралии, который состоит из нескольких тарелочных антенн. ASKAP обнаружил единственный FRB, названный FRB 180924, и команда обнаружила, что он пришел из внешних областей галактики на расстоянии около 3,6 миллиардов световых лет, и называется он — DES J214425.25–405400.81. Они смогли определить его местоположение, воспользовавшись тем, что FRB прошел немного различное расстояние, чтобы добраться до каждой тарелки-антенны, а значит достиг каждой из из них в немного другое время.
«Из этих крошечных временных различий — всего лишь доли миллиардной доли секунды — мы определили домашнюю галактику взрыва и даже ее точную отправную точку, расположенную в 13 000 световых лет от центра галактики в галактических пригородах», — объяснил Адам Деллер, соавтор исследования и астроном в Технологическом университете Суинберна,
в пресс-релизе CSIRO Австралии.
Баннистер так описал достижение: «Если бы мы стояли на Луне и смотрели на Землю с такой точностью, мы могли бы сказать не только, из какого города произошел взрыв, но из какого почтового индекса, и даже из какого городского квартала.»
Затем галактика была дополнительно исследована с помощью очень большого телескопа Европейской южной обсерватории в Чили, а ее расстояние от Земли было измерено с помощью телескопа Keck на Гавайях и телескопа Gemini South в Чили. Вместе это три крупнейших в мире оптических телескопа.
«Что я думаю, что наиболее примечательно то, что для всего лишь одного из радиоимпульсов им удалось собрать так много глубокой информации », — сказала Гизмодо Эмили Петрофф, астроном из Нидерландского института радиоастрономии, который не связан с новым исследованием. «Мало того, что они смогли точно определить взрыв в галактике, откуда она взялась,
но они также смогли измерить магнитное поле в окружающей среде вокруг источника взрыва ».
Это достижение в настоящее время угрожает опровергнуть ранее существовавшие концепции условий, в которых предполагается существование FRB. Как уже было отмечено, FRB 180924 произошел из внешних районов своей галактики. Единственный другой локализованный FRB, ретранслятор 2017 года, произошел из карликовой галактике в плотной области звездообразования.
Естественно, астрономы полагали, что эта динамическая турбулентная среда способствовала появлению FRB, но FRB 180924 был обнаружен в большой галактике размером с наш Млечный путь и в области, где образование звезд практически остановилось.
Петрофф сказал, что эти две галактики «не могут быть более разными» и что этот новый результат «дает нам больше вопросов, чем ответов». Но «по крайней мере, мы знаем, что ASKAP может локализовать FRB из одноразовых импульсов, так что, надеюсь, мы получим ответы от более локальных очередей в ближайшее время », — сказал он.
«Модель, которую астрономы придумали для повторяющейся FRB, исходящей от молодого магнетара — сильно намагниченной нейтронной звезды — просто не работает для этой неповторяющейся FRB», — сказал Тендулкар Gizmodo. «Найти молодого магнетара на окраине массивной галактики со старыми звездами — все равно что найти кита в Сахаре.
Конечно, это очень рано в этой области, но это может указывать на то, что повторяющиеся и неповторяющиеся FRB происходят из совершенно разных источников ».
Как указали Петрофф и Тендулкар, этот результат вызывает больше вопросов, чем ответов. Но это хорошо! Астрономы теперь имеют больше возможностей для исследования, и хотя они и неожиданные.Новые пути могут в конечном итоге привести нас к истине.
