Одноразові та багаторазові. Астрономи зафіксували понад 500 загадкових швидких радіоспалахів

Швидкі радіоспалахи, або FRB, являють собою дивні яскраві спалахи світла, що реєструються в радіодіапазоні електромагнітного спектра, які спалахують протягом декількох мілісекунд, а потім зникають без сліду. Ці короткі та загадкові явища були помічені в різних частинах Всесвіту, а також у нашій власній галактиці. Їхнє походження невідоме, а їх появу неможливо передбачити. З тих пір, як перший швидкий радіоспалах був зафіксований в 2007 році, астрономи помітили тільки приблизно 140 спалахів у свої телескопи, повідомляє MIT News.

Але великий стаціонарний радіотелескоп у Британській Колумбії, Канада, майже вчотиричі збільшив кількість швидких радіоспалахів, зафіксованих на сьогоднішній день. Телескоп CHIME зафіксував 535 нових швидких радіоспалахів протягом першого року роботи, з 2018 по 2019 рік.

Вчені, завдяки новим даними, склали каталог швидких радіоспалахів і дізналися трохи більше про природу цього явища. Наприклад, нещодавно зафіксовані FRB діляться на два різні класи: повторювані та ті, що не повторюються. Вчені ідентифікували 18 FRB, які спалахували неодноразово, а решта, судячи з усього, були поодинокими. Повторювані FRB також виглядають по-іншому: кожен спалах триває трохи довше та випромінює більш сфокусовані радіочастоти, ніж в одиночних FRB, які не повторюються.

Ці спостереження свідчать про те, що FRB, що повторюються і поодинокі мають різну природу походження і виникають з різних астрофізичних джерел.

"Маючи нові дані ми можемо отримати повну картину того, як FRB виглядають в цілому, яка астрофізика може керувати цими явищами і як їх можна використовувати для вивчення Всесвіту в майбутньому", — говорить Кейтлін Шин, аспірантка факультету фізики Массачусетського технологічного інституту.

Телескоп CHIME складається з чотирьох масивних циліндричних радіоантен. Це стаціонарний масив без рухомих частин. Телескоп отримує радіосигнали щодня з половини неба під час обертання Землі.

У той час як більша частина радіоастрономічних спостережень здійснюється шляхом повороту великої тарілки для фокусування світла з різних частин неба, CHIME нерухомо дивиться в небо та фокусує вхідні сигнали за допомогою корелометра, потужного процесора, який може обробляти величезну кількість даних зі швидкістю приблизно 7 терабіт на секунду, що еквівалентно декільком відсоткам світового інтернет-трафіку.

"Цифрова обробка сигналів — це те, що дозволяє CHIME "дивитися" одночасно в тисячах напрямків", — говорить Кійосі Масуї, доцент кафедри фізики Массачусетського технологічного інституту. "Це те, що допомагає нам фіксувати FRB в тисячу разів частіше, ніж традиційний телескоп".

За перший рік роботи CHIME зареєстрував 535 нових швидких радіоспалахів. На основі FRB, які CHIME вдалося зафіксувати, вчені підрахували, що яскраві швидкі радіоспалахи відбуваються з частотою приблизно 800 на день по всьому небу.

"FRB дійсно важко побачити, але вони не рідкість", — говорить Масуї.

Коли радіохвилі переміщаються в космосі, будь міжзоряний газ або плазма на їх шляху може спотворити або розсіяти властивості й траєкторію хвилі. Ступінь розсіювання радіохвилі може дати вченим можливість дізнатися, через скільки газу вона пройшла і, можливо, яку відстань вона пройшла від свого джерела.

Масуї та його колеги зʼясували, що більшість радіоспалахів, ймовірно, виникла з джерел у далеких галактиках. Той факт, що спалахи були досить яскравими, щоб їх можна було зафіксувати за допомогою CHIME, передбачає, що вони, мабуть, були вироблені надзвичайно високоенергійними джерелами.

"Кожен FRB дає нам деяку інформацію про те, яку відстань та скільки газу вони пройшли на своєму шляху", — говорить Шин. "Маючи велику кількість FRB, ми можемо зʼясувати, як газ і матерія розподіляються в дуже великих масштабах у Всесвіті".