Астрономы зарегистрировали ближайший внегалактический быстрый радиосигнал

Недавно обнаруженный повторяющийся быстрый радиовсплеск (FRB) под названием FRB 20200120E углубляет загадку этих и без того неизученных космических сигналов.

Астрономы отследили возникновение сигнала до галактики на расстоянии 11,7 миллиона световых лет, что делает его ближайшим из известных быстрых радиовсплесков, в 40 раз ближе, чем ближайший внегалактический сигнал. Но он исходит из шарового скопления — скопления очень старых звезд.

Открытие предполагает другой механизм образования этих звезд, предполагая, что радиовсплески могут возникать в более широком диапазоне сред, чем мы думали.

Радиовсплески изводят ученых с тех пор, как в 2007 году был открыт первый из них. Они состоят из чрезвычайно мощных сигналов из глубокого космоса с расстояния миллионов световых лет от нас, некоторые выделяют больше энергии, чем 500 миллионов Солнц, и обнаруживаются только в радиоволнах.

Тем не менее, эти всплески кратки, их продолжительность меньше мгновения — всего миллисекунды — и большинство из них не повторяются, что затрудняет их прогнозирование, отслеживание и, следовательно, понимание.

Анализируя тонкую структуру радиосигналов, астрономы определили тип объекта, который, по их мнению, мог вызвать их такой как нейтронные звезды. Затем, в прошлом году, произошел крупный прорыв. Наконец, изнутри галактики Млечный Путь был обнаружен FRB, излучаемый магнитаром.

Магнитары, на сегодняшний день подтверждены только 24, представляют собой редкий тип нейтронной звезды, коллапсировавшее ядро ​​мертвой звезды, масса которого вначале была в 8-30 раз больше массы Солнца. Нейтронные звезды маленькие и плотные, около 20 километров  в диаметре, с максимальной массой около двух Солнц.

Магнитары, как следует из названия, добавляют кое-что еще: магнитное поле абсолютно безумных значений — примерно в квадриллион раз сильнее, чем магнитное поле Земли, и в тысячу раз сильнее, чем у нейтронной звезды.

Это возвращает нас к FRB 20200120E. Астрономам удалось отследить его путь от грандиозной спиральной галактики под названием M81, хотя и с некоторой степенью неопределенности. В частности, исследователи полагали, что они отследили FRB 20200120E до шарового скопления.

В новом препринте, ожидающем рецензирования, группа астрономов подтвердила это местоположение.

Однако это проблема. Шаровые скопления — это компактные группы звезд, которые, как правило, очень старые и долгоживущие, а также имеют небольшую массу, не превышающую массу Солнца. Считается, что все их звезды образовались из одного и того же газового облака в одно и то же время; так же, как и в маленьком городке, эти звезды затем вместе проживают в основном тихую жизнь.

Нейтронные звезды, как мы упоминали ранее, имеют тенденцию образовываться из звезд с более высокой массой, которые также имеют тенденцию иметь гораздо более короткую продолжительность жизни на главной последовательности (сжигание водорода) — у звезд типа OB. Итак, как правило, вы не ожидаете найти нейтронные звезды или магнетары в шаровом скоплении.

«Здесь мы окончательно доказываем, что FRB 20200120E связан с шаровым скоплением в галактической системе M81, тем самым подтверждая, что оно в 40 раз ближе, чем любой другой известный внегалактический радиосигнал», — пишут исследователи.

«Поскольку в таких шаровых скоплениях находится старое звездное население, эта ассоциация бросает вызов моделям радиовсплесков, которые излучают магнетары, образовавшиеся в сверхновой с коллапсом ядра».

Время от времени в шаровых скоплениях обнаруживается быстро вращающаяся нейтронная звезда, известная как миллисекундный пульсар. Поскольку шаровые скопления настолько густонаселенны, звезды могут взаимодействовать и даже сталкиваться друг с другом, создавая такие объекты, как рентгеновские двойные системы с малой массой и пульсары.

По словам исследовательской группы, это вводит другие интересные механизмы формирования магнетаров помимо сверхновой звезды с коллапсом ядра. Белый карлик с малой массой, взаимодействующий с материей другой звезды и аккрецирующий ее, может набрать достаточно массы, чтобы коллапсировать в нейтронную звезду; или два белых карлика могут слиться с тем же результатом.

Также возможно, что источником радиосигнала был вовсе не магнетар, а рентгеновская двойная система с малой массой, такая как белый карлик и нейтронная звезда или нейтронная звезда и экзопланета. Это также может быть активная черная дыра. Доказательства отсутствуют — нет рентгеновской или гамма-активности, которая обычно сопровождает эти системы, — но их все же нельзя исключать.

Каким бы ни был ответ, похоже, что FRB 20200120E собирается встряхнуть ситуацию. Либо это научит нас чему-то новому о взаимодействиях звезд в шаровых скоплениях, либо даст нам новый канал формирования быстрых радиовсплесков.

Поскольку повторяющийся радиовсплеск, так близко к нам, астрономы получили редкую возможность детально исследовать загадочные сигналы.

Статья доступна на сервере препринтов arXiv.

Источники: Фото: (NASA/JPL-Caltech)