В отдаленной Вселенной обнаружили новые загадочные явления

Команда европейских, американских и австралийских астрономов заявила об открытии явления нового типа — коротких всплесков радиоизлучения, приходящих к нам, по-видимому, из отдаленных уголков Вселенной.

Об этом пишет Lenta.ru. История этого открытия началась более десяти лет назад. Тогда, 24 июля 2001 года, на 64-метровом радиотелескопе, расположенном неподалеку от австралийского города Паркс, был зарегистрирован короткий, длиной менее 5 миллисекунд, мощный всплеск радиоизлучения. Всплеск пришел со стороны Малого Магелланова Облака — карликовой галактики, спутника нашего Млечного Пути.

Всплеск был замечен учеными только шесть лет спустя — в 2007 году, во время дополнительного просмотра архивных данных наблюдений за предыдущие годы. Выяснилось, что этот радиоимпульс, зарегистрированный на длине волны около 21 сантиметра, по-видимому, пришел к нам с очень далекого расстояния — на это указывала большая дисперсия (здесь этот термин означает пространственное размытие или расползание) составляющих его радиоволн.

В космической среде, пусть не очень плотной, но все же не пустой, электромагнитные волны разной длины распространяются с разными скоростями. Поэтому если радиоимпульс не полностью монохроматичен (то есть состоит из волн разной длины, испущенных одновременно), то по мере его путешествия по пространству его длинноволновая часть будет понемногу отставать от коротковолновой. И чем дольше длится путешествие импульса, тем больше это отставание. В целом импульс как бы размывается и растягивается в пространстве.

Это явление, в принципе, позволяет оценивать расстояния до некоторых радиоисточников. Например, до радиопульсаров — быстро вращающихся нейтронных звезд, наблюдаемых с Земли как источники импульсного излучения. Измерив задержку между моментами прихода к наблюдателю длинноволновой и коротковолновой частей импульса, мы можем сделать вывод о том, какое расстояние ему пришлось преодолеть. Разумеется, для этого необходимо знать и свойства межзвездной (или межгалактической) среды, в которой он двигался, но эти знания у нас есть из других областей современной астрономии.

Так вот, измеренная дисперсия всплеска 24 июля 2001 года (названного всплеском Лоримера, по имени руководителя группы первооткрывателей) показала, что он возник существенно дальше границ нашей Галактики. Возможно, в том же Малом Магеллановом Облаке.

Но это, пожалуй, и все. Помимо расстояния, направления, интенсивности и характерной длины волны, никакой другой информации об этом единичном событии у ученых не было. Поэтому очень сложно было делать какие-либо выводы о его природе. Тем не менее в течение нескольких лет исследователи обсуждали несколько вариантов происхождения этого всплеска. В том числе солнечное или даже земное.

Теперь же в новой статье авторы заявили об открытии еще четырех подобных всплесков, зарегистрированных в 2011-2012 годах.

Ученые использовали для этого тот же 64-метровый австралийский радиотелескоп. На нем была реализована программа целенаправленного поиска новых радиопульсаров и вообще любых коротких радиотранзиентов (так по-научному называются всплески). Все четыре зарегистрированные события имели также продолжительность в несколько миллисекунд и очень сильное запаздывание между коротковолновой и длинноволновой составляющими.

Обнаруженные всплески были очень похожи на всплеск Лоримера — центральная длина волны, на которой проводились наблюдения, также составляла примерно 21 сантиметр. Они были зарегистрированы далеко от плоскости нашей Галактики. Это указывает на то, что их источники находятся, скорее всего, за ее пределами, то есть имеют космологическое происхождение. А если учесть, что межгалактическая среда существенно менее плотная, чем межзвездная, то для того, чтобы обеспечить наблюдаемые величины дисперсии всплесков, их источники должны находиться на очень далеких расстояниях, почти в десяток миллиардов световых лет. Это вывод, сделанный авторами работы.

Но раз мы наблюдаем столь далекое событие, то его источник должен быть очень мощным. Не так много мы знаем астрофизических систем, способных генерировать очень мощные и притом очень короткие вспышки излучения. Как правило, они все связаны с релятивистскими объектами типа нейтронных звезд или черных дыр. Именно их «жизнедеятельность» сопровождается экстремальными гравитационными и магнитными полями, потоками частиц сверхвысоких энергий.

Авторы открытия при этом практически исключают гипотезу о земном или солнечном происхождении этих всплесков. Во-первых, по своей структуре они совершенно не похожи на известные типы радиовсплесков в земной атмосфере. А во-вторых, их положение на небе никак не коррелирует с положением солнца на момент их обнаружения. Поэтому, говорится в статье, мы имеем дело с новым классом космологических явлений — короткими радиовсплесками (Fast Radio Burst, FRB).

Оцененная авторами частота таких событий составляет примерно один всплеск на галактику за тысячу лет. Это больше, чем частота возникновения так называемых космологических гамма-всплесков (Gamma Ray Burst — похожих событий в гамма-диапазоне, которых, правда, известно уже несколько тысяч), но близка к частоте взрывов коллапсирующих сверхновых. Что, возможно, говорит о связи последних с FRB.

С другой стороны, подобные всплески могут возникать в магнитосферах особенно сильно намагниченных нейтронных звезд, известных как источники повторяющихся мягких гамма-всплесков (Soft Gamma Repeaters, SGR). Такой вариант не исключают авторы открытия, и в его пользу уже высказались российские астрофизики Сергей Попов и Константин Постнов из МГУ, опубликовав небольшую заметку-комментарий к данной работе. Почти одновременно с россиянами японец Томонори Тотани опубликовал небольшую статью, в которой он приводит аргументы в пользу другого механизма возникновения FRB: это может быть результатом слияния двух нейтронных звезд, входящих в двойную систему.

В общем, дискуссия началась. Правда, пожалуй, пока количество известных FRB меньше количества гипотез, их объясняющих.

Изображение: lenta.ru