Когда в 2020 году магнетар в галактике Млечный Путь изверг вспышку колоссально мощных радиоволн, ученые наконец получили конкретные доказательства, позволяющие определить происхождение быстрых радиовсплесков. Новое исследование теперь сузило круг возможных механизмов. Изучая мерцающий свет быстрого радиовсплеска, обнаруженного в 2022 году, группа астрономов проследила его источник до мощного магнитного поля вокруг магнетара в галактике на расстоянии 200 миллионов световых лет.
Это первое убедительное доказательство того, что быстрые радиовсплески могут исходить из магнитосфер магнетаров. «В среде нейтронных звезд магнитные поля действительно находятся на пределе возможностей Вселенной», — говорит астрофизик Кензи Ниммо из Массачусетского технологического института (MIT).
Быстрые радиовсплески (FRB) озадачили ученых с тех пор, как они были впервые обнаружены в 2007 году . Они, как следует из названия, являются чрезвычайно короткими всплесками радиоизлучения, длящимися всего миллисекунды. Они также чрезвычайно мощны, иногда высвобождая больше энергии, чем 500 миллионов Солнц за этот короткий миг времени.
FRB трудно изучать, потому что большую часть времени они взрываются только один раз. Это делает их невозможными для прогнозирования и сложными — но не невозможными — для отслеживания источника. Ряд одноразовых FRB были прослежены до галактик на расстоянии миллионов или миллиардов световых лет пространства-времени.
Астрономы также могут исследовать свойства радиоизлучения, такие как его поляризация, чтобы выяснить, через какую среду он прошел по пути к Земле. Какие типы звезд могут испускать FRB, по-прежнему остается загадкой, но все больше доказательств указывают на магнетары.
Магнетары — это особенно необычные нейтронные звезды, которые сами по себе являются чрезвычайно плотными остатками ядра, оставшимися после того, как массивная звезда становится сверхновой. Но магнетары имеют гораздо более мощные внешние магнитные поля, чем обычные нейтронные звезды — примерно в 1000 раз сильнее . Это самые мощные магнитные поля во Вселенной.
«Вокруг этих нейтронных звезд с сильным магнитным полем, также известных как магнетары, атомы существовать не могут — их просто разорвет магнитными полями», — говорит физик Киёси Масуи из Массачусетского технологического института.
«Самое интересное здесь то, что мы обнаружили, что энергия, хранящаяся в этих магнитных полях, вблизи источника, искажается и перестраивается таким образом, что ее можно высвободить в виде радиоволн, которые мы можем видеть на другом конце Вселенной».
Чтобы проследить происхождение FRB, Ниммо и ее коллеги изучили свойство, известное как мерцание, в событии, известном как FRB 20221022A, впервые обнаруженном в 2022 году и впоследствии прослеженном до галактики в 200 миллионах световых лет от нас. Мерцание — это то, что заставляет звезды мерцать — искажение пути света при его прохождении через газ в космосе. Чем больше пройденное расстояние, тем сильнее мерцание.
FRB 20221022A — это довольно стандартный FRB-сигнал. Он был умеренно длинным, около 2 миллисекунд, и умеренно мощным. Это делает его прекрасным примером для изучения свойств других FRB-сигналов.
В сопутствующей статье, посвященной изучению поляризации света от FRB 20221022A — степени, в которой скручена ориентация его волн, — был обнаружен S-образный угловой размах, соответствующий вращающемуся объекту, что является первым случаем для FRB. Это говорит о том, что сигнал возник очень близко к вращающемуся объекту.
Ниммо и коллеги выяснили, что если бы они могли определить степень мерцания в FRB 20221022A, они могли бы вычислить размер области, из которой он возник. Свет от FRB показал сильное мерцание, что привело исследователей к газовой области, которая исказила сигнал. Используя эту газовую область в качестве линзы, они сузили источник FRB до 10 000 километров (6213 миль) от его источника магнетара.
«Увеличение масштаба до области в 10 000 километров с расстояния в 200 миллионов световых лет — это как возможность измерить ширину спирали ДНК, которая составляет около 2 нанометров, на поверхности Луны », — говорит Масуи . «Здесь задействован удивительный диапазон масштабов».
Это первое убедительное доказательство того, что внегалактические FRB могут возникать внутри магнитосферы сильно намагниченных нейтронных звезд. Но это еще не все. Методы, используемые командой, показывают, что мерцание может быть мощным зондом для других FRB, поэтому астрономы могут попытаться понять, насколько они могут быть разнообразны, и могут ли другие типы звезд также извергать мощные извержения.
Источник: www.sciencealert.com
Источник
