Астрономы получили важное подтверждение, которое помогает понять происхождение быстрых радиовсплесков — мощных, сверхкоротких вспышек радиоизлучения, приходящих из далёкого космоса. Новое исследование, выполненное с помощью крупнейших радиотелескопов, показывает, что источник таких всплесков может находиться в двойной звёздной системе, а не в одиночестве, как считали ранее.
Быстрые радиовсплески, или FRB (Fast Radio Bursts), — это чрезвычайно энергичные вспышки радиоизлучения длительностью от микросекунд до нескольких миллисекунд. Несмотря на столь малую длительность, такие сигналы выделяют за это время энергию, сопоставимую с той, которую наше Солнце производит за дни или даже годы. FRB зарегистрированы на расстояниях в миллиарды световых лет, что делает их одними из самых мощных и загадочных явлений во Вселенной.
Что обнаружили учёные: непростая среда возле FRB 220529A
В центре нового исследования — источник FRB 220529A, расположенный примерно 2,5 миллиарда световых лет от Земли. Это один из немногих повторяющихся FRB, то есть источник, который периодически испускает несколько всплесков с течением времени. В течение почти 20 месяцев международная команда астрономов внимательно наблюдала этот объект с помощью китайского радиотелескопа FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) — крупнейшего в мире радиоинструмента с диаметром 500 метров — а также Австралийского радиотелескопа Parkes в поддержку наблюдений.
Ученые обнаружили в сигнале необычную резкую переменную характеристику радиоволн — так называемое изменение rotation measure (RM), параметра, который отражает влияние магнитного поля и плазмы на направление поляризации радиоволн. В конце 2023 года RM для FRB 220529A внезапно увеличился более чем в 100 раз, а затем за две недели вернулся к прежнему уровню. Такое быстрое изменение указывает на то, что радиоволны прошли через плотное облако магнетизированной плазмы, прежде чем достичь Земли.
Подозреваемый механизм: влияние звезды-компаньона
Наблюдаемое резкое изменение в RM невозможно объяснить, если источник FRB находился бы один в относительно спокойной окружающей среде. Учёные связывают это событие с корональным выбросом массы (CME) от сопровождающей звезды-компаньона — которая периодически выбрасывает в космос плотные сгустки горячей, заряженной плазмы, аналогичные тем, что наблюдаются в результате солнечных выбросов у нашего Солнца.
Такие корональные выбросы содержат плотные облака ионов и электронов, насыщенные магнитными полями. Когда радиоволны проходят через подобную среду, параметр RM может внезапно изменяться, отражая прохождение сквозь богатое магнитными структурами облако плазмы. Это хорошо согласуется с наблюдаемыми данными, и исследователи считают модель с двойной системой, частью которой является активная звезда-компаньон, наиболее вероятным объяснением.
Почему это важно: связь с магнетарами и источниками FRB
Результаты нового исследования не противоречат, а дополняют существующие гипотезы о происхождении FRB, согласно которым магнетары — нейтронные звёзды с чрезвычайно сильными магнитными полями — являются первоисточниками таких сигналов в ряде случаев. Магнетары, как показали наблюдения, действительно способны порождать одиночные и повторяющиеся FRB благодаря экстремальным магнитным процессам в своей окрестности. Но текущие данные показывают, что окружающая среда источника также может играть важную роль, особенно если рядом с магнетаром находится вторая звезда, способная обогащать пространство вокруг магнитара плазмой и усиленно изменять условия распространения радиоволн. Практически для возникновения описанных эффектов нужен не только источник вспышек, но и активная среда с переменным магнитным полем и плотной плазмой.
Это согласуется с другими наблюдениями FRB: многие из них происходят в плодородных, активных регионах галактик, где присутствуют молодые, массивные звёзды и динамические процессы, а не в спокойных, старых областях. Тесное соседство магнетаров и активных звёзд может давать параметры среды, необходимой для наблюдаемых изменений, таких как резкие всплески RM.
Повторяющиеся FRB — важный феномен для изучения
Для астрономов особенно ценны повторяющиеся источники FRB, поскольку наблюдения за ними проводят не один раз, а в течение месяцев и даже лет, что даёт возможность отслеживать изменения среды и поведения источника. Такие долгосрочные серии наблюдений помогают выявлять связи между сигналами и окружающими условиями, чего невозможно добиться при регистрации одиночных вспышек, которые появляются лишь однажды и исчезают навсегда.
Наблюдаемое изменение параметров RM у FRB 220529A стало возможным благодаря именно такому длительному мониторингу, который охватывает 17 месяцев. Это подчёркивает, насколько важны терпеливые, масштабные программы наблюдений при исследовании экстремальных космических явлений.
Контекст: что уже известно о быстрых радиовсплесках
Хотя FRB впервые были обнаружены в 2007 году, их происхождение и природа остаются одними из самых больших загадок современной астрономии. Они приходят из экстрагалактических расстояний, часто из других галактик, и длятся всего миллисекунды, но при этом генерируют невероятно мощные всплески энергии. Учёные уверены, что FRB происходят из чрезвычайно энергодинамических объектов, таких как магнетары и возможно чёрные дыры, но точные механизмы до сих пор выясняются.
Наблюдения, подобные тем, что были проведены для FRB 220529A, помогают уточнить не только возможные источники, но и влияние окружения на сигнал — что является ключом к окончательному пониманию природы этих космических вспышек. Каждый новый повторяющийся источник, за которым удаётся наблюдать длительное время, приносит важные данные о среде и механизмах, вызывающих FRB.
Заключение
Новое исследование источника FRB 220529A показывает, что быстрые радиовсплески могут происходить в сложных двойных системах, где соседствующая звезда активно влияет на среду вокруг источника. Эти результаты значительно дополняют представления о физике FRB и подчёркивают, что для понимания природы вспышек важно учитывать не только сам объект-излучатель, но и его окружение и взаимодействие с другими телами. Дальнейшие наблюдения за повторяющимися FRB, подобными FRB 220529A, помогут уточнить роль магнитных полей, плазмы и сложных систем в механизмах возникновения этих мощных радиосигналов.
Источники:
Статья создана по материалам earth.com
