Космічне відкриття: вчені дізнались, звідки походять загадкові спалахи радіохвиль

Вчені вперше відстежили швидкий радіосплеск, щоб виявити його джерело. Про це 2 січня повідомили у Science Alert.

У 2020 році науковці зафіксували спалах колосально потужних радіохвиль, але лише зараз отримали конкретні докази походження цих імпульсів невідомої природи. Вивчаючи мерехтіння швидкого радіосплеску (FRB), виявленого у 2022 році, астрономи простежили його джерело. Ним виявилось потужне магнітне поле навколо магнітаря (нейтронна зоря) в галактиці на відстані 200 мільйонів світлових років від Землі. Це перший доказ, що FRB можуть виходити з магнітних сфер таких зірок.

"У цих середовищах нейтронних зірок магнітні поля дійсно знаходяться на межі того, що може створити Всесвіт. Було багато суперечок про те, чи може це яскраве радіовипромінювання взагалі вийти з цієї екстремальної плазми", — зазначив астрофізик Массачусетського технологічного інституту Кензі Німмо.

FRB спантеличують вчених ще з першого їх виявлення у 2007 році. Йдеться про надзвичайно короткі сплески радіовипромінювання, які тривають лише мілісекунди. Окрім того, що вони швидкі, ці сигнали ще й надзвичайно потужні — іноді вони вивільняють більше, ніж 500 мільйонів Сонць за цей же час.

Швидкі радіосплески важко вивчати, бо вони зазвичай поодинокі й одноразові. Передбачити їх неможливо, а відстежити їхнє джерело — складно. Низка FRB, як з’ясували науковці, походила з віддалених від Землі на мільйони й мільярди світлових років галактик.

Також астрономи можуть дослідити властивості радіовипромінювання, наприклад його поляризацію. Це дозволяє встановити, через яке середовище воно пройшло на шляху до Землі. Те, які зорі можуть випромінювати FRB, поки залишається таємницею, але все більше доказів свідчать про те, що на це здатні магнітарі.

Магнітарі — особливі нейтронні зорі, які є надзвичайно щільними залишками ядра. Вони залишаються після того, як масивна зоря стає надновою. Магнітарі мають найпотужніші зовнішні магнітні поля у Всесвіті — приблизно в тисячу разів сильніші за ті, які мають звичайні нейтронні зорі.

"Навколо цих високомагнітних нейтронних зірок, також відомих як наднові, атоми не можуть існувати — їх би просто розірвало на частини магнітними полями. Найцікавіше тут те, що ми виявили, що енергія, накопичена в цих магнітних полях, поблизу джерела, викривляється і змінює конфігурацію таким чином, що може вивільнятися у вигляді радіохвиль, які ми можемо бачити на півдорозі до Всесвіту", — розповів фізик Массачусетського технологічного інституту Кійоші Масуї.

Щоб відстежити джерело швидкого радіосплеску FRB 20221022A, науковці вивчили його сцинтиляцію. Сцинтиляція — це те, що змушує зорі мерехтіти; спотворення шляху світла, коли воно проходить крізь газ у космосі. Сила цього мерехтіння тотожна відстані до його джерела.

FRB 20221022A тривав приблизно дві мілісекунди і мав помірну потужність, що зробило його чудовим зразком для дослідження. Світло від спалаху радіохвиль показало сильну сцинтиляцію.

Так вчені отримали перший доказ того, що позагалактичні швидкі радіосплески можуть виникати з магнітосфери нейтронних зірок, які мають потужні поля. Окрім того, дослідження показало, що сцинтиляція може допомогти у роботі з іншими FRB.

"Ці спалахи відбуваються постійно. Може існувати велика різноманітність у тому, як і де вони відбуваються, і ця сцинтиляційна техніка буде дуже корисною для того, щоб допомогти розібратися з різними фізичними процесами, які керують цими спалахами", — пояснив Масуї.

Нагадаємо, астрофізики розгадали таємницю дивних радіоімпульсів, які прозвали візерунком зебри.

Винахідник Нікола Тесла не вірив в існування електронів та вважав, що зафіксував космічний промінь. Окрім того, він думав, що вловив радіосигнали від розумних інопланетян.