Звездотрясения: быстрые радиовсплески вызывают афтершоки, как землетрясения в космосе

Появились новые доказательства того, что загадочные вспышки радиосвета, которые проносятся по Вселенной, вызваны массивными сотрясениями мертвых звезд.

Анализ тысяч вспышек от трех повторяющихся источников быстрых радиовсплесков позволил выявили сходство – не с солнечными вспышками, как предполагалось, – а с землетрясениями.

Это сходство, по мнению астрономов Томонори Тотани и Юи Цузуки из Токийского университета, подтверждает гипотезу о звездном источнике этих колоссальных землетрясений. вспышки.

«Теоретически считалось, что на поверхности магнетара может произойти звездное землетрясение, выброс энергии, подобный землетрясениям на Земле», — объясняет Тотани.

«Последние достижения в области наблюдений привели к обнаружению еще тысяч FRB, поэтому мы воспользовались возможностью сравнить теперь большие наборы статистических данных, доступных для FRB, с данными о землетрясениях и солнечных вспышках, чтобы изучить возможные сходства».

Быстрые радиовсплески являются одной из увлекательных загадок космоса. Как следует из названия, это внезапные выбросы безумно мощных радиоволн… но их длительность составляет всего миллисекунды. За это время они выделяют столько же энергии, сколько 500 миллионов Солнц. Большинство из них вспыхивают только один раз, что делает их непредсказуемыми и трудными для изучения.

В последние годы мы добились ряда значительных прорывов. Несколько источников быстрых радиовсплесков повторяются, что позволяет астрономам наблюдать за ними и анализировать сигналы, которые они излучают. А в 2020 году впервые был обнаружен быстрый радиовсплеск, исходящий изнутри Млечного Пути, а это означало, что астрономы смогли проследить его до той самой звезды, которая его излучала.

Эта звезда была магнетаром. , тип нейтронной звезды – коллапс ядра, которое остается после того, как массивная звезда превратилась в сверхновую. Однако магнетары имеют гораздо более мощные магнитные поля, чем обычные нейтронные звезды; на самом деле, это самые мощные из известных магнитных объектов во Вселенной.

Это дает объяснение этим колоссальным извержениям. Магнитное поле настолько мощное, что искажает форму магнетара, оказывая притяжение наружу. Между тем, плотность коллапсирующего ядра звезды приводит к мощному внутреннему гравитационному притяжению.

Напряжение между этими двумя противоположными силами заставляет магнетар разрываться и сотрясаться, высвобождая мощные вспышки и, возможно, большое количество электромагнитной энергии. в виде радиоволн – быстрых радиовсплесков.

Тотани и Цузуки полагали, что статистический анализ структуры повторяющихся быстрых радиоисточников может дать некоторые подсказки – но не так, как такие анализы проводились ранее.

Вместо того чтобы сосредоточиться только на времени ожидания между всплесками, два астронома сосредоточили свое внимание на времени и энергии излучения почти 7000 всплесков из трех источников.

Затем они применили тот же анализ временно-энергетической корреляции к данным о землетрясениях здесь, на Земле. Они также использовали его для анализа солнечных вспышек — еще одного механизма, предложенного для объяснения быстрых радиовсплесков.

«Результаты показывают заметное сходство между FRB и землетрясениями», — говорит Тотани.

«Во-первых, , вероятность возникновения афтершока для одиночного события составляет 10-50 процентов; во-вторых, частота возникновения афтершоков уменьшается со временем, как степень времени; в-третьих, частота афтершоков всегда постоянна, даже если FRB-землетрясение (среднее значение скорость) существенно меняется; и, в-четвертых, нет корреляции между энергиями главного толчка и его афтершока».

В то же время заметного сходства с солнечными вспышками не обнаружено. Это говорит о том, что, по крайней мере, для этих трех источников быстрых радиовсплесков модель звездотрясения правдоподобна.

Могут быть и другие объяснения для других источников, поэтому всплески все еще сохраняют некоторую загадку; но результаты означают, что именно эти всплески можно изучать, чтобы понять звездные землетрясения в целом, а также магнетары и нейтронные звезды в частности.

«Изучая звездные землетрясения на далеких сверхплотных звездах, среда которых совершенно отличается от Земли, мы может получить новое представление о землетрясениях», — говорит Тотани.

«Внутри нейтронной звезды — самое плотное место во Вселенной, сравнимое с внутренней частью атомного ядра. Звездотрясения в нейтронных звездах открыли открывает возможность получить новое представление о материи очень высокой плотности и фундаментальных законах ядерной физики».

Результаты исследования опубликованы в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества .