Загадочный объект в нашей галактике уже два десятилетия излучает радиосигнал 

Фото из открытых источников

Уже более двадцати лет нечто в Млечном пути излучает радиоволны, которые не затухают, не расширяются и не имеют аналогов среди известных объектов в нашей галактике.

Международная группа астрономов опубликовала подробное исследование VT J1906+0849, радиоисточника, обнаруженного в рамках обзора VLASS (Very Large Array Sky Survey), который не похож ни на один из ранее каталогизированных объектов в Млечном пути. В статье, написанной под руководством Джесси М. Миллер из Калифорнийского технологического института, объединены радио-, инфракрасные, оптические и рентгеновские наблюдения в попытке определить, что это за объект на самом деле.

VT J1906+0849 впервые выделился как радиотранзиент: нечто, что активировалось там, где раньше ничего не наблюдалось. Он появился в первую эпоху обзора VLASS, 27 октября 2017 года, светясь с яркостью около 70 миллиянских (мДж) на частоте 3 ГГц — стандартной единице измерения яркости радиоисточника, используемой астрономами. Примечательно то, что было до этого: 21 год назад, в 1996 году, более ранний обзор NVSS просканировал тот же самый участок неба и ничего там не обнаружил.

Тот факт, что объект не был обнаружен, устанавливает жесткий предел: что бы это ни был, его яркость увеличилась как минимум в шесть раз за два десятилетия. Уже одно это сделало его самым ярким транзиентом, когда-либо обнаруженным в VLASS.

Когда команда просмотрела старые радиоархивы, картина стала еще более странной. Они обнаружили более 30 отдельных наблюдений, начиная с 2005 года. Оказалось, что источник был тихо активен с 2005 года , достиг пика активности выше 200 мДж в 2014 году, на несколько лет потускнел, а затем снова стал ярче в конце 2025 года — двадцать лет свечения с перерывами, которое не показывает признаков прекращения. Объект находится на галактической широте примерно 0,74 градуса, почти точно в плоскости диска Млечного Пути.

Первоочередной задачей было определение расстояния, поскольку от этого зависит, принадлежит ли VT J1906+0849 вообще нашей галактике. Команда использовала классический метод: измерение того, как холодный водородный газ вдоль линии зрения поглощает часть радиосигнала объекта на длине волны 21 сантиметр.

Анализ картины поглощения показал, что источник находится за газом, расположенным за спиральным рукавом Норма-Лебедь — одним из основных структурных рукавов Млечного пути, примерно на противоположной от Земли стороне галактики.

Это означает, что VT J1906+0849 находится на расстоянии не менее 15 000 парсеков (около 49 000 световых лет), а возможно, и до 32 000 парсеков (примерно 104 000 световых лет) — для сравнения, это больше, чем расстояние от Земли до центра галактики, составляющее около 26 000 световых лет. На таком расстоянии объект находится в искривленном, утолщенном внешнем диске Млечного пути.

Что делает VT J1906+0849 по-настоящему странным, так это не какое-либо отдельное измерение, а его совокупность. В радиодиапазоне он непрерывно излучает уже два десятилетия — это не признак единичного взрыва, который бы вспыхнул и затих. Его радиоспектр достигает пика на частоте, которая непредсказуемо смещается туда-сюда: 1,9 ГГц в 2019 году, до 0,8 ГГц в 2024 году, а затем снова до 2,2 ГГц в 2026 году. Такое колебание не вписывается в простую картину расширяющегося облака частиц, остывающих после взрыва.

Однако настоящая аномалия связана с VLBA — сетью радиотелескопов, охватывающей весь континент и способной различать чрезвычайно мелкие детали. Эти наблюдения показывают, что излучающая область удивительно компактна — всего несколько астрономических единиц в поперечнике (одна астрономическая единица, или AU, — это расстояние от Земли до Солнца, около 150 миллионов километров или 93 миллионов миль).

В период с 2010 по 2025 год этот регион практически не увеличился в размерах. Предполагаемая скорость расширения составляет менее 10 километров в секунду, а возможно, и ближе к 1 километру в секунду — чрезвычайно медленно для объекта, движущегося за счет частиц, ускоренных до релятивистских скоростей. Для сравнения, типичный молодой остаток сверхновой расширяется со скоростью несколько тысяч километров в секунду; этот объект движется в сотни раз медленнее.

Яркостная температура — показатель того, насколько энергичным должен быть механизм излучения — превышает 100 миллионов кельвинов (примерно в шесть раз горячее, чем ядро Солнца, температура которого составляет около 15 миллионов кельвинов), что исключает обычное тепловое свечение. Вместо этого сигналом является синхротронное излучение : свет, производимый электронами, движущимися по спирали со скоростью, близкой к скорости света, вокруг линий магнитного поля.

Наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне, проведенные в обсерватории Кека на Гавайях, выявили единственную широкую эмиссионную линию вблизи 2,14 микрометров, присутствующую во всех наблюдениях в период с 2021 по 2026 год. Ее положение в спектре остается неизменным, но ширина и яркость меняются.

Астрономы интерпретируют это как линию излучения водорода (известную как гамма-излучение Брэкетта, или Brγ), смещенную в синюю часть спектра — характерный признак того, что газ несется к нам со скоростью примерно 2600 километров в секунду, или около 1% от скорости света. Ширина линии подразумевает скорости от 1400 до 2220 километров в секунду.

Оптический и инфракрасный аналоги столь же загадочны. Он слабо виден на архивных изображениях, полученных с помощью телескопов Pan-STARRS, UKIDSS, Spitzer и WISE. Его яркость существенно не менялась более десяти лет, что исключает сверхновую или любой другой однократный взрыв.

Моделирование светового потока звезды предполагает наличие горячей звезды с температурой поверхности выше 10 000 кельвинов, обернутой в пылевой диск или оболочку. Эта пыль излучает не более 15 процентов от общего светового потока звезды в инфракрасном диапазоне.

Межзвездная пыль в этом направлении неба необычайно плотная, что уменьшает яркость объекта в видимом свете на 11–14 звездных величин — это эквивалентно блокированию в десятки тысяч раз большего количества света, чем достигло бы нас в противном случае. Без учета этого поглощения объект был бы невидим с Земли.

Команда систематически отбрасывала более распространенные объяснения. Это не новая звезда: такие звезды становятся ярче в радиодиапазоне на протяжении недель или месяцев, а не десятилетий, и уж точно не настолько ярко. Это также не классическая туманность, образованная пульсарным ветром — такие туманности эволюционируют на протяжении столетий или тысячелетий, в то время как VT J1906+0849 заметно меняется из года в год.

Звезда-вспышка и типичная рентгеновская двойная система также были исключены, поскольку рентгеновский телескоп Swift ничего не обнаружил. Верхний предел её рентгеновского излучения, 9×10³³ эрг/с, намного ниже того, что, как ожидается, должна производить рентгеновская двойная система с такой мощностью радиоизлучения.

Внегалактическое происхождение — квазар или блазар, расположенный в миллиардах световых лет от нас, а не внутри нашей галактики, — также представляется маловероятным. После коррекции на поглощение пыли оптический спектр объекта оказывается гораздо синее, чем у типичных квазаров, и не наблюдается никаких других эмиссионных линий, которые позволили бы астрономам измерить красное смещение и подтвердить космологическое расстояние.

Как отмечают авторы, ни один из этих отдельных признаков сам по себе не исключает внегалактического происхождения — ни крутой оптический спектр, ни длина волны и ширина одной из эмиссионных линий, ни непредсказуемые колебания радиоспектра в масштабах времени менее года. Но в совокупности, пишут они, радиоповедение ограничивает жизнеспособную внегалактическую интерпретацию в первую очередь компактным, быстро эволюционирующим источником, в котором преобладают джеты.

Согласно статье, наиболее подходящее объяснение данным заключается в том, что VT J1906+0849 является молодым родственником SS 433, поистине причудливой двойной системы в Млечном пути, в которой обычная звезда посылает вещество компактному компаньону — скорее всего, черной дыре — создавая струи частиц, движущихся со значительной долей скорости света. В SS 433 толстый аккреционный диск порождает мощный ветер, который сжимает эти струи, загоняя их в узкий, воронкообразный поток, вместо того чтобы позволить им свободно распространяться.

Одно из возможных объяснений заключается в том, что VT J1906+0849 является молодым аналогом микроквазара SS 433, в котором плотный дисковый ветер удерживает постоянно питаемый синхротронный поток. Это взаимодействие струи и ветра объясняет компактный, медленно расширяющийся радиоисточник и может способствовать отсутствию яркого рентгеновского излучения, заключают авторы.

В этом сценарии компактный объект с высокой скоростью втягивает вещество, выбрасывая струю частиц, которая производит синхротронное радиоизлучение. Эта струя никогда не может свободно расширяться, потому что она сталкивается с плотным, асимметричным ветром, дующим с аккреционного диска. Ветер сжимает струю в крошечную область, поэтому источник не увеличился в размерах за пятнадцать лет наблюдений.

Часть этого ветра, движущаяся к Земле, создает инфракрасную линию со смещением в синюю область спектра; часть, движущаяся от Земли, скрыта от наблюдения. И если ветер достаточно плотный вблизи компактного объекта, он может поглощать рентгеновские лучи до того, как они выйдут наружу — это объясняет, почему Swift ничего не увидел.

Авторы открыто говорят об открытых вопросах. Идентификация инфракрасной линии как смещенной в синюю область спектра линии Brγ не является истиной. Также странно, что не наблюдаются другие линии водорода или гелия, особенно по сравнению с богатым и сложным спектром, который демонстрирует сама SS 433.

Для решения этой проблемы потребуется высокоразрешающая многоэтапная спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне, чтобы определить, отражает ли эта линия устойчивый ветер, орбитальное движение или что-то более сложное. Глубокие наблюдения в жестком рентгеновском диапазоне также помогут выяснить, существует ли поглощенный центральный источник, скрытый за пределами досягаемости более ограниченной чувствительности Swift.

В заключение статьи отмечается, что VT J1906+0849 демонстрирует потенциал широкомасштабных радиообзоров для обнаружения популяции скрытых галактических аккреторов, которые трудно идентифицировать на других длинах волн. Примечательно, что объект был также идентифицирован независимо в ходе отдельного поиска — совпадение, по словам авторов, укрепляет уверенность в достоверности самого обнаружения, даже если его природа остается открытым вопросом.