Невероятное совпадение: обнаружен быстрый радиовсплеск после гравитационно-волнового события
Время от времени на наши детекторы здесь, на Земле, попадает странный сигнал из космоса.
Эти сигналы, известные как быстрые радиовсплески (FRB), очень короткие, длительностью всего в миллисекунды, и обнаруживаются только в радиодиапазоне.
Тем не менее, за эти миллисекунды и на этих длинах волн они могут излучать столько же энергии, сколько 500 миллионов Солнц, и большинство из них никогда больше не обнаруживались.
Что они из себя представляют и как они генерируются, остается загадочной загадкой. Но новое открытие может указать на ранее неизвестный механизм, вызывающий эти мощные всплески радиации.
25 апреля 2019 года канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME) зафиксировал яркое, неповторяющееся быстрое радиовсплеск (FRB).
Всего 2,5 часа назад лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) зафиксировала гравитационно-волновое событие, столкновение двойной нейтронной звезды с неизбежным завершением своей затухающей орбиты.
Положение FRB в небе попало в достоверную область гравитационно-волнового события и с такого же расстояния. Группа астрономов во главе с Александрой Морояну из Университета Западной Австралии определила, что вероятность того, что эти два события не связаны между собой, крайне мала.
Всплески крайне загадочны; лишь немногие из них повторяются, а единичный характер подавляющего большинства делает их чрезвычайно трудными для изучения.
Раньше их обнаружение было случайным; нужно было изучать нужный участок неба в нужное время, чтобы поймать его. Однако обзоры всего неба увеличили количество обнаружений до более чем 600.
Прорыв произошел в 2020 году: впервые был обнаружен FRB, исходящий из галактики Млечный Путь. Это было прослежено до типа нейтронной звезды, называемой магнетаром, чье безумно мощное внешнее магнитное поле борется с внутренним притяжением, заставляя звезду время от времени трястись и вспыхивать. , мы не знаем, является ли это полной картиной. FRB довольно сильно различаются, и вполне вероятно, что существует более одного механизма, который может их производить.
Существует несколько теорий, которые предсказывают связь между FRB и гравитационными волнами, особенно если задействованы нейтронные звезды, либо во время или после обнаружения гравитационных волн.
Поэтому Морояну и ее коллеги отправились искать в каталогах. Каталог наблюдений CHIME с июля 2018 г. по июль 2019 г. перекрывается с наблюдательным циклом LIGO-Virgo, в общей сложности 171 событие FRB.
Исследователи сопоставили эти события с каталогом GWTC-2, глядя для событий FRB, которые произошли во времени близко к обнаружению гравитационных волн, в пределах участка неба, определенного LIGO.
И они получили очень ощутимый удар.
GW20190425 наблюдалась с помощью LIGO 25 апреля 2019 г. в 08:18:05 UTC. Отсутствие обнаружения детектором Virgo помогло ограничить область, из которой произошло обнаружение. По оценкам, расстояние до него составляло около 520 миллионов световых лет. Он образовался в результате слияния двух нейтронных звезд.
FRB20190425A был обнаружен в тот же день, в 10:46:33 UTC, в пределах диапазона неба, который LIGO выдвинутый как вероятный источник слияния нейтронных звезд, и с верхним пределом расстояния в 590 миллионов световых лет.
Это, как они обнаружили, было бы сверхъестественным совпадением, если бы они не были связаны. Исследователи подсчитали, что вероятность того, что два события произойдут на указанных расстояниях, в течение времени обнаружения и в области пространства, определенной LIGO, составляет всего 0,00019.
Эти два события, вероятно, возникли в галактике под названием UGC 10667, но механизм, создавший FRB, может потребовать дополнительного анализа.
На данный момент команда считает, что всплеск был вызван блицаром — механизмом, предложенным для FRB почти десять лет назад. Это когда нейтронная звезда, слишком массивная, чтобы поддерживаться давлением вырождения, коллапсирует в черную дыру, когда ее вращение замедляется — единственное, что предотвращает этот коллапс.
«Хотя мы не можем окончательно определить потенциальную ГВ- Ассоциация FRB с единой теорией, она согласуется с GW, короткой гамма-вспышкой (sGRB) и теорией ассоциации FRB, которая вызывает коллапс магнетара слияния нейтронных звезд», — пишут исследователи.
«Механизм генерации FRB — это так называемый механизм блицара, который был подтвержден численным моделированием. В рамках этого сценария 2,5-часовая задержка между FRB и событием GW — это время выживания сверхмассивной нейтронной звезды. перед коллапсом в черную дыру, что согласуется с ожидаемым диапазоном шкалы времени задержки для сверхмассивного магнетара как по теории, так и по данным наблюдений».
Массы нейтронных звезд GW20190425 были значительно выше, чем у большинства Двойные нейтронные звезды обнаружены в Млечном Пути. Эти двойные системы с меньшей массой после слияния будут производить более стабильные нейтронные звезды тяжелого веса, которые могли бы существовать долгое время и неоднократно излучать FRB, что объясняет несколько повторяющихся источников FRB.
Независимо от того, были ли эти два события связаны или нет. еще предстоит подтвердить, но одно можно сказать наверняка: предполагаемая скорость слияния двойных нейтронных звезд намного, намного ниже, чем скорость, с которой обнаруживаются FRB, такие как FRB190425A. Таким образом, этот потенциальный механизм не может сам по себе объяснить таинственные сигналы, которые разлетаются по радионебу.
Дальнейшие исследования все еще необходимы. Но то, что мы, кажется, приближаемся к некоторым ответам, чрезвычайно интересно.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
