Астрономы зафиксировали самый дальний быстрый радиовсплеск за всю историю

Быстрые радиовсплески (FRB) длятся около миллисекунды и тем самым кодируют информацию о плазме, пронизывающей нашу Вселенную, которую невозможно получить иным способом, что позволяет лучше понять магнитные поля и распределение газа. В статье Маниши Калеб из Сиднейского университета группа сообщает об открытии FRB 20240304B, находящегося на красном смещении 2,148 ± 0,001, что соответствует всего 3 миллиардам лет после Большого взрыва.

Всплеск, получивший обозначение FRB 20240304B, был впервые зарегистрирован 4 марта 2024 года южноафриканским радиотелескопом MeerKAT. Уникальность этого открытия заключается в его невероятном расстоянии: колоссальное красное смещение z = 2,148±0,001, что составляет примерно 3 миллиарда лет после Большого взрыва. Это означает, что мы наблюдаем свет, который путешествовал более 11 миллиардов лет, прежде чем достичь Земли.

Поиск источника сигнала потребовал проведения сыскной работы в нескольких обсерваториях. Авторы пытаются определить местоположение родительской галактики FRB 20240304B, используя данные наземных обсерваторий и архивные данные, но это не дало результатов. Однако последующие наблюдения с помощью инструментов NIRCam и NIRSpec телескопа JWST позволили обнаружить родительскую галактику FRB и получить спектроскопическое красное смещение.

Всплеск радиоволн распространялся в пространстве и по мере распространения распространялся со скоростью приблизительно 2330 пк/см³, что сразу указывает на его чрезвычайно удалённое происхождение. Это измерение более точно описывает, насколько радиосигнал был растянут и задержан свободными электронами в пространстве, действуя как отпечаток пальца, показывающий огромные расстояния, которые преодолел сигнал.

Это открытие удваивает диапазон красного смещения локализованных быстрых радиовсплесков (FRB) и позволяет исследовать ионизированные барионы примерно на 80% истории Вселенной. Предыдущие обнаружения быстрых радиовсплесков (FRB) охватывали лишь середину космического времени, но FRB 20240304B отодвигает границу наших наблюдений к периоду, когда Вселенная была ещё молодой. Сама галактика-хозяин рассказывает интересную историю. FRB 2024030 был обнаружен радиотелескопом MeerKAT в Южной Африке, а космический телескоп Джеймса Уэбба локализовал сигнал в маломассивной, скопившейся галактике со звездообразованием. Эта молодая галактика с активным звездообразованием даёт важные подсказки о происхождении этих загадочных всплесков.

Поскольку родительская галактика относительно молода, не очень массивна и продолжает формировать звёзды, наличие FRB-всплесков предполагает их происхождение, которое может происходить в относительно короткие сроки, например, в молодых магнетарах. Это подтверждает теории о том, что FRB-всплески возникают из сильно намагниченных нейтронных звёзд, называемых магнетарами, а не в результате процессов, требующих миллиардов лет для своего развития.

Открытие также выявило сложные структуры магнитного поля, охватывающие масштабы порядка гигапарсеков. На линии наблюдения, охватывающей скопление Девы и группу на переднем плане, выявляется сложная структура магнитного поля, охватывающая масштабы многих гигапарсеков. По мере продвижения радиоволн к Земле они проходили через различные структуры, каждая из которых оставляла свой след в сигнале.

Возможно, самое примечательное заключается в том, что наблюдения подтверждают активность FRB во время пика звездообразования и демонстрируют, что FRB могут служить индикатором формирования галактик в самую активную эпоху космологической истории. Эпоха возникновения FRB 20240304B соответствует периоду, когда Вселенная формировала звёзды с максимальной скоростью, — периоду, который астрономы называют «космическим полднем».

С появлением телескопов нового поколения такие открытия, как FRB 20240304B, указывают на захватывающее будущее, в котором эти мимолетные сигналы становятся посланниками далекого прошлого Вселенной, помогая нам понять, как Вселенная эволюционировала от своей ранней хаотичной юности до структурированного космоса, который мы видим сегодня.