Астрономы впервые обнаружили периодичность быстрого радиовсплеска
Астрономы обнаружили нестрогую периодичность у повторного быстрого радиовсплеска FRB 180916.J0158+65. Открытие было сделано на основе 28 событий, зарегистрированных с сентября 2018 года по октябрь 2019 года телескопом CHIME. Вспышки этого источника происходят не совсем регулярно, но в среднем с большой значимостью удается выделить период в 16,35 дней. Наблюдения на различных инструментах указывают на значительную зависимость яркости вспышки от частотной полосы наблюдений, говорится в препринте на сервере arXiv.org.
Быстрые радиовсплески (Fast radio bursts, FRB) — это яркие вспышки радиоизлучения с типичной продолжительностью около миллисекунды. Сегодня известно свыше сотни подобных событий, из которых большинство были одиночными, но около десятка наблюдались по нескольку раз из одной области — их называют повторными. На данный момент природа FRB остается неизвестной, это одна из главных загадок современной астрофизики.
В 2019 году в области исследования FRB наметился значительный прогресс: список известных событий стал длиннее списка предложенных теоретических моделей, впервые был локализован одиночный радиовсплеск, было открыто первое событие подобного рода в относительно близкой галактике. Многие из этих достижений стали возможны благодаря работе канадского телескопа CHIME, который был переоборудован специально для изучения FRB.
Теперь с помощью этой установки удалось сделать новое открытие: астрономы обнаружили периодичность всплеска FRB 180916.J0158+65, который пока что считается ближайшим к Земле. Проанализировав около 400 дней имеющихся наблюдений, ученые смогли уверенно выделить повторяемость в появлении вспышек с характерным периодом в 16,35 ± 0,18 дней. Однако авторы работы отмечают, что эта закономерность не строгая: иногда вспышки не происходит, иногда происходит больше одной, а повторяются они не тик-в-тик, а в течение четырехдневного интервала.
Всего ученые работали с временами регистрации 28 всплесков. Астрономы применили несколько методов статистического анализа, таких как критерий согласия Пирсона, широко применяемый в астрофизике H-тест и дискретное преобразование Фурье. Все они в результате показали повторяемость с одной и той же периодичностью со статистической значимостью до 11 стандартных отклонений, что практически исключает вероятность случайного совпадения.
В дополнение к CHIME (рабочая полоса частота 400–800 мегагерц), FRB 180916 также наблюдался европейской радиоинтерферометрической сетью EVN (рабочая частота 1,7 гигагерц) и на 100-метровом телескопе в Эффельсберге (рабочая частота 1,4 гигагерца). Первый прибор зафиксировал всплеск в самом начале ожидаемого периода активности, а второй не смог зафиксировать в сеансе одновременных наблюдений с CHIME, который в это время обнаружил вспышку. Это говорит о значительной зависимости яркости от частоты.
Впервые выявленная периодичность у сигналов повторного радиовсплеска может стать важным указанием на природу его источника. Пока что остается множество вариантов, причем как двойных систем (из пульсара или черной дыры и обычных звезд различных классов), так и уединенных объектов (магнитары). Лучше понять явление помогут будущие наблюдения, тем более, если удастся зафиксировать излучение в других диапазонах электромагнитных волн, например, в рентгене или гамма.
Еще один важным инструментом изучения быстрых радиовсплексков является австралийский телескоп ASKAP, который в 2018 году удвоил статистику известных на тот момент событий. Подробнее о быстрых радиовсплесках можно прочитать в обзоре, который специально для N+1 писал сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Сергей Попов.
Тимур Кешелава
Его происхождение остается загадкой
Астрономы подтвердили открытие новой нептуноподобной экзопланеты, которая оказалась рекордно плотной среди подобных тел. TOI-1853b может представлять собой практически лишенное атмосферы ядро из воды и горных пород, а также попадает в «пустыню нептунов». Статья опубликована в журнале Nature. Экзопланеты, сравнимые по размерам с Нептуном, могут обладать разным составом и внутренней плотностью в зависимости от эволюционного пути, расстояния до звезды и активности процесса потери атмосферы. Они могут представлять собой тела с твердым ядром и толстой водородно-гелиевой атмосферой, а могут быть планетами, содержащими большое количество воды, демонстрировать обилие горных пород и даже иметь тонкую атмосферу. Группа астрономов во главе с Луки Напониелло (Luca Naponiello) из Римского университета Тор Вергата сообщила об открытии нового представителя нептуноподобных экзопланет TOI-1853b, который сильно выделяется по своим свойствам от других подобных тел. Первоначально его обнаружил космический телескоп TESS, затем открытие было подтверждено по данным наземных телескопов MuSCAT2, ULMT, SOAR и LCOGT, обсерваторий «Джемини-Север» и Кека, а также спектрографа HARPS-N. Родительская звезда относится к спектральному классу K2.5 V, она находится в 544 световых годах от Солнца и обладает массой 0,837 массы Солнца и радиусом 0,808 радиуса Солнца. Вокруг нее по орбите с периодом 1,24 дня и длиной большой полуоси 0,0213 астрономической единицы обращается экзопланета с радиусом 3,46 радиуса Земли и массой 73,2 массы Земли. Это дает значение средней объемной плотности в 9,74 граммов на кубический сантиметр, что примерно в шесть раз больше, чем у Нептуна. Внутренний состав TOI-1853b лучше всего описывается моделью ядра, состоящего из воды и горных пород, лишенного газовой оболочки или обладающего незначительной газовой оболочкой из водорода и гелия. Расчетное характерное давление в недрах экзопланеты может в 50 раз превышать давление на границе ядра и мантии Земли, таким образом, ядро может быть металлическим и окруженным мантией, богатой водой в виде льда или в виде сверхкритического флюида. TOI-1853b также попадает в центр «пустыни нептунов» — зоны дефицита нептуноподобных короткопериодных экзопланет, происхождение которой остается предметом споров. Объяснить образование такой экзопланеты сложно из-за значительного содержания в ней тяжелых элементов. В частности, ростTOI-1853b только за счет аккреции планетезималей из льда и горных пород кажется малореальным. Возможно, в системе в прошлом произошло высокоскоростное столкновение между двумя массивными протопланетами, или же TOI-1853b изначально была массивным гигантом с атмосферой, а затем потеряла большую часть массы из-за приливного разрушения вблизи периастра во время орбитальной миграции с высоким эксцентриситетом на раннем этапе жизни системы. Ранее мы рассказывали о том, как мини-нептун не смог объяснить необычное радиоизлучение от спокойного красного карлика.