Быстрые радиовсплески возникли в намагниченных окрестностях нейтронных звезд

Image design: Danielle Futselaar - Photo usage: Shutterstock.com

Быстрые радиовсплески от источника FRB 121102 могли возникнуть в намагниченной среде вблизи вращающегося пульсара, связанного со сверхновой или расположенной вблизи массивной черной дыры и не связанного с катаклизмическими процессами. К такому выводу пришли астрофизики, которым удалось выявить почти полную линейную поляризацию излучения FRB 121102. Научная статья опубликована в журнале Nature, о результатах исследований было сообщено сегодня на 231-ой встрече Американского астрономического общества.

Быстрые радиовсплески (Fast Radio Burst, FRB) являются одним из самых удивительных и загадочных явлений в астрофизике. Эти единичные радиоимпульсы длятся всего несколько миллисекунд, однако за это время успевают испустить примерно то же количество энергии, что и Солнце за целый день. Впервые их случайно обнаружили в 2007 году, во время обработки данных австралийского телескопа Parkes: анализ показал, что он исходит от источника, находящегося на расстоянии около трех миллиардов световых лет от Земли. В дальнейшем было определено, что они могут иметь внеземную природу, а два года назад удалось связать быстрый радиовсплеск с источником — эллиптической галактикой. 

Однако механизмы генерации таких всплесков до сих пор до конца непонятны. Одна из теорий гласит, что это сигналы земного происхождения. Так было с перитонами — быстрыми радиовсплесками, которые регистрировались исключительно телескопом Parkes и на деле оказались артефактами. Они наблюдались, когда сотрудники открывали микроволновку до завершения работы телескопа. Быстрые радиовсплески связывали со слияниями нейтронных звезд и процессами, идущими вблизи них, с блицарами, испаряющимися черными дырами, распадом аксионных мини-кластеров в ранней Вселенной или внеземными цивилизациями. Тем не менее, однозначного объяснения быстрых радиовсплесков до сих пор не существует, поэтому ученые активно ищут новые события и анализируют уже полученные данные, которые помогли бы изучить их природу.

FRB 121102 является первым и пока единственным обнаруженным источником повторяющихся быстрых радиовсплесков. Первые радиосигналы от него наблюдались в 2012 году, затем в мае-июне 2015 года было зарегистрировано десять всплесков, а в ноябре-декабре 2016-го — еще шесть. Наблюдения в радио-, оптическом и рентгеновском диапазоне за источником позволили установить, что он находится в области звездообразования, расположенной в тусклой карликовой галактике со значением красного смещения z = 0,193 и низкой металличностью. В прошлом году при помощи радиотелескопов обсерваторий Аресибо и Грин-Бэнк удалось зарегистрировать еще 16 всплесков, анализ которых и позволил приблизительно понять их природу.

Выяснилось, что вспышки длились от 30 микросекунд до 9 миллисекунд, что дает ограничение на размер источника, который не превосходит 10 километров. Наиболее вероятным кандидатом в этом случае является нейтронная звезда. Регистрируемое радиоизлучение почти полностью линейно поляризовано, при этом наблюдается эффект Фарадея, заключающийся во вращении плоскости поляризации, когда радиоволна проходит сквозь плотную замагниченную плазму. Значение поляризации, измеренное на разных частотах, совпало с предсказаниями теорий.

Эффект Фарадея для зарегистрированных быстрых радиовсплесков оказался в 500 раз больше, чем для всплесков от других источников, такие значения частот вращения плоскости поляризации ранее наблюдались только в окрестностях массивных черных дыр (более 10 000 солнечных масс). Это говорит о том, что источник всплесков обладает мощным магнитным полем. Таким источником может быть пульсар или магнетар, расположенный вблизи аккрецирующей черной дыры или в туманности, образованной звездным ветром, или в остатке сверхновой. При этом подходящая туманность должна быть суперяркой, а черная дыра такой массы неожиданна для карликовой галактики, но возможна.

Дальнейшие наблюдения при помощи телескопов по всему миру должны помочь установить точную причину вспышек. Подробнее об истории изучения быстрых радиовсплесков и о теориях, возникавших по поводу их природы, можно прочитать в блоге, написанном для N + 1 астрофизиком Сергеем Поповым из Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ.

Александр Войтюк и Кристина Уласович


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.