Загадка быстрых радиовсплесков (FRB), долгие годы озадачивавшая астрономов, более многогранна, чем предполагалось ранее, утверждают ученые Северо-Западного университета и Университета Макгилла, обнаружившие быстрые радиовсплески, исходящие из неожиданной точки происхождения: древней мертвой галактики.
С тех пор как астрономы обнаружили первый FRB в 2007 году, сформировался консенсус вокруг гипотезы, что всплески происходят от магнетаров, образовавшихся в результате коллапса ядра сверхновой в молодой галактике.
Теперь исследователи пересматривают эти предположения, поскольку недавно обнаруженный FRB не соответствует стандартному поведению, согласно выводам, подробно изложенным в двух новых исследованиях.
Новый FRB, старый космос
«Этот новый FRB показывает нам, что именно тогда, когда вы думаете, что понимаете астрофизическое явление, Вселенная поворачивается и удивляет нас», — говорит ведущий автор одной из работ Вэнь-Фай Фонг. «Этот «диалог» со Вселенной делает нашу область астрономии во временной области невероятно захватывающей».
В феврале 2024 года астрономы впервые обнаружили FRB 20240209AA с помощью канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода (CHIME). За миллисекунды вспышка выделила больше энергии, чем наше Солнце за год. С февраля по июль произошло 22 подобных события, шесть из которых были подтверждены телескопом, установленным в нескольких километрах от CHIME. На CHIME установлено несколько спутников, называемых аутригерами, для более точного определения места возникновения FRB в небе.
Углубление поиска
Вооружившись этими координатами, команда Северо-Западного университета расширила свои исследования, включив в них другие передовые платформы для определения источников FRB.
«Северо-Запад университет имеет специализированный институциональный доступ к обсерваториям В. М. Кека, что позволяет нам получить доступ к телескопам. Поскольку Кек является одной из самых чувствительных обсерваторий в мире и обладает чрезвычайно универсальным набором инструментов, этот доступ был крайне важен для проведения чувствительных астрономических наблюдений за галактикой в беспрецедентных деталях», — рассказал Фонг.
Кроме того, Тарранех Эфтехари, ведущий автор одного исследования и соавтор другого, является главным исследователем программы Large and Long обсерватории Gemini. «Это дает ей доступ к сотням часов в течение нескольких лет, посвященных изучению быстрых радиовсплесков. Эта программа только началась, так что с этим новым открытием мы начали ее на ура!» — сказал Фонг.
Анализ древнего и массивного источника быстрых радиовсплесков
После анализа собранных командой данных они получили несколько шокирующих результатов. Астрономы были поражены, обнаружив в радиусе 2 миллиардов световых лет от Земли эллиптическую галактику возрастом 11,3 миллиарда лет, а не более молодую, которая обычно ассоциируется с FRB. Затем команда провела компьютерное моделирование и обнаружила, что галактика в 100 миллиардов раз больше массы нашего Солнца и чрезвычайно светлая.
«Мы были определенно удивлены, обнаружив, что эта галактика невероятно стара — гораздо старше, чем любая другая галактика-хозяин FRB, которую мы видели до сих пор», — говорит Эфтехар. «Когда мы проверили наши симуляции при различных предположениях, наши выводы остались неизменными».
«Похоже, что это самая массивная галактика-хозяин FRB на сегодняшний день», — добавил Эфтехари. «Она входит в число самых массивных галактик».
Дальнейшее странное поведение быстрых радиовсплесков
Кроме того, FRB противоречит нормам, возникнув в 130 000 световых лет от галактического центра в пустынном районе космоса. Обычно ожидается, что FRB будут происходить из более централизованных мест.
«Среди всей популяции FRB этот FRB расположен дальше всех от центра галактики, в которой он находится», — говорит Вишванги Шах, аспирант из Макгилла, который возглавлял работу по определению происхождения FRB. «Это удивительно и одновременно захватывающе, поскольку ожидается, что FRB возникают внутри галактик, часто в областях звездообразования. Расположение этого FRB так далеко за пределами галактики-хозяина вызывает вопросы о том, как такие энергичные события могут происходить в регионах, где не образуются новые звезды».
В 2022 году международная команда обнаружила еще один FRB, исходящий с краев галактики-хозяина. Этот всплеск произошел на окраине спиральной галактики M81, расположенной на расстоянии около 12 миллионов световых лет от Земли. Несмотря на то, что они исходили из разных типов галактик, спиральных и эллиптических, события были удивительно похожи.
«Несколько лет назад FRB из галактики M81 был неожиданно обнаружен внутри плотного скопления звезд, называемого шаровым скоплением», — говорит Фонг. «Это событие в одиночку остановило привычный ход мыслей и заставило нас изучить другие сценарии происхождения FRB. С тех пор подобных FRB не наблюдалось, и мы считали, что это единичное открытие — до сих пор».
«На самом деле, данный FRB от CHIME может быть близнецом события M81. Он находится далеко от своей родной галактики (далеко от мест, где рождаются звезды), а популяция звезд в его родной галактике очень старая. Она пережила свой расцвет и сейчас находится на пенсии», — продолжает Фонг. «В то же время такое старое окружение заставляет нас пересмотреть наши стандартные модели происхождения FRB и обратиться к более экзотическим каналам образования, что не может не радовать».
Эти недавние FRB противоречат подавляющему большинству остальных из почти 100 известных FRB, которые, как считается, происходят от магнетаров в центре молодых галактик.
Объяснение аномального быстрого радиовсплеска
Одно из новых исследований пришло к выводу, что плотное шаровое скопление, вероятное место нахождения магнетаров, образовалось из более старых звезд необычным способом.
«Происхождение шарового скопления для этого повторяющегося FRB — наиболее вероятный сценарий, объясняющий, почему этот FRB находится за пределами галактики-хозяина», — сказал Шах. «Если да, то это сделает этот FRB лишь вторым известным FRB, находящимся в шаровом скоплении. Если нет, то нам придется рассмотреть альтернативные экзотические сценарии происхождения FRB».
«Очевидно, что в отношении FRB еще много интересных открытий», — добавил Эфтехари, — «и их окружение может стать ключом к разгадке их секретов».
Продолжение поиска
Как отметил Фонг, программа Gemini стартовала очень успешно, но это только начало.
«Благодаря программе Gemini Large and Long и аутригерам CHIME, которые позволят точно определить положение сотен FRB в небе, мы имеем уникальную возможность изучить разнообразие сред, в которых возникают эти загадочные сигналы», — сказала Эфтехари, подчеркнув, как она и ее коллеги будут использовать эту инициативу в будущем.
Даже имея в своем распоряжении все эти ресурсы, астрономы Северо-Западного университета и Макгилла стремятся еще больше расширить свои возможности, получив столь желанное время работы на космическом телескопе Джеймса Уэбба.
«В связи с этим событием мы подали заявку на участие в проекте телескопа Джеймса Уэбба в надежде изучить непосредственное окружение FRB, чтобы узнать больше о его точном происхождении», — говорит Эфтехари.
«В более широком смысле, по мере того как мы будем собирать все больше данных и определять местоположение FRB в галактиках-хозяевах, мне будет интересно увидеть, начнут ли проявляться какие-либо закономерности», — заключил Эфтехари, отметив, что многие вопросы еще остаются.
«Обнаружим ли мы, что повторяющиеся FRB чаще всего происходят в галактиках определенного типа? Есть ли корреляции между самими сигналами FRB и типами галактик, в которых они возникают?»
Читайте все последние новости астрономии на New-Science.ru
