Достигший сейчас Землю радиовсплеск покинул свой источник 10 млрд лет назад

Фото из открытых источников

Быстрые радиовспышки — это поистине феноменальные явления. За доли секунды они накапливают энергию, которую наше Солнце производило бы в течение нескольких дней. Эти мощные радиоволновые излучения приходят к нам из далёкой Вселенной, но ни одно из них не достигает такого расстояния, как недавно обнаруженная FRB 20240304B. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Science.

Исследование, проведенное под руководством Маниши Калеб и Темии Нанаяккары из Сиднейского университета, выявило необычайное событие. Оно более чем вдвое превышает предыдущий рекорд расстояния и будет полезно не только для изучения подобных событий. Оно поможет исследовать распределение материи между галактиками.

«Мы обнаружили и локализовали быстрый радиовсплеск из галактики с красным смещением 2,148, что означает, что радиоизлучение распространялось более 10 миллиардов лет, прежде чем достичь нас», — сообщили авторы. «Чтобы объяснить это с человеческой точки зрения, свет покинул свой источник задолго до того, как существовала Земля или даже Солнечная система. Земля и Солнечная система сформировались всего около 4,5 миллиардов лет назад, поэтому, когда этот всплеск начал свой путь, не было ни Земли, ни Солнца, ни человеческой жизни. Фактически, самой Вселенной было всего несколько миллиардов лет».

Источник быстрых радиовспышек (FRB) неясен. Считается, что многие из них образуются в результате взаимодействия магнетаров — типа нейтронных звезд с невероятно сильным магнитным полем — во время их вращения вокруг другого объекта. Некоторые могут иметь другое происхождение, например, слияние нейтронных звезд или черных дыр.

По мере распространения света от этих событий он подвергается воздействию вещества, существующего между галактиками, даже если его плотность настолько низка, что мы обычно не можем его наблюдать.

«Радиоимпульсы с быстрым распространением (FRB) невероятно полезны, потому что они действуют почти как космические фонарики. По мере того, как радиоимпульс движется к нам, он проходит через газ в галактиках, гало галактик и более рассеянное вещество между галактиками», — объяснили авторы. «Этот материал оставляет отпечаток на сигнале, в частности, за счет его дисперсии. Изучая этот отпечаток, мы можем определить структуру невидимого в противном случае вещества и магнитных полей между нами и источником».

Это легче сказать, чем сделать. Хотя быстрые радиовспышки изначально мощные, к моменту достижения Земли сигнал становится в 1000 раз слабее, чем если бы вы попытались поймать сигнал мобильного телефона на Луне. Тем не менее, человечество создало невероятные детекторы.

FRB 20240304B был обнаружен южноафриканским радиотелескопом MeerKAT, который в настоящее время расширяется до обсерватории Square Kilometer Array.

Команда искала галактику-хозяина, но наземные обсерватории ничего не смогли обнаружить. Они были очень уверены в точности радионаблюдений, поэтому подали заявку на использование телескопа JWST и получили на это время.

Они обнаружили нечто действительно особенное. Галактика-хозяин в 100 раз меньше, чем в среднем все ранее известные галактики-хозяева для быстрых радиовспышек. Маленькая, но не бездействующая. И это главное.

«Мы обнаружили, что FRB связан с галактикой, в которой активно происходит звездообразование. Это согласуется с представлением о том, что по крайней мере некоторые FRB производятся молодыми, сильно намагниченными нейтронными звездами — магнетарами, — которые, как ожидается, связаны со смертью массивных звезд», — сообщили авторы. «В то же время, быстрые радиовспышки (FRB) представляют собой, безусловно, разнообразную популяцию, и мы не считаем, что каждая FRB обязательно имеет одно и то же происхождение. Наблюдения, подобные этому, дают нам еще один кусочек головоломки: изучая галактики-хозяева и окружение FRB на протяжении космического времени, мы можем начать понимать, какие типы галактик и звездных сред их порождают».

Команда планирует искать целую популяцию быстрых радиовспышек на таких космических расстояниях, и им было выделено время на телескопе JWST для дальнейшего изучения любых возможных сигналов в течение следующих трех лет.

«Мы хотим найти больше быстрых радиовспышек с высоким красным смещением, локализовать их в соответствующих галактиках и использовать такие установки, как MeerKAT и JWST, для совместного изучения как самих вспышек, так и их окружения. Имея достаточно большую выборку, мы сможем начать картирование материи между галактиками и измерение распределения барионов во Вселенной на протяжении космического времени», — пояснили авторы. «Особенно интересно то, что это показывает нам, что быстрые радиовспышки можно обнаружить и использовать в качестве космологических зондов для исследования гораздо более отдаленных периодов истории Вселенной, чем те, которые мы изучали в предыдущих выборках».