Астрономы выявили поляризационную структуру быстрого радиовсплеска

Астрономы впервые провели детальный спектрополяриметрический анализ быстрого радиовсплеска, то есть одновременно зафиксировали все компоненты поляризации на нескольких длинах волн с высоким временным разрешением. Оказалось, что всплеск FRB 181112 состоит из нескольких отдельных импульсов, которые различаются по многим параметрам. Полученные данные говорят, что данные особенности связаны либо непосредственно с механизмом излучения, либо появились при движении сквозь релятивистскую плазму, но окончательного вывода о природе этих источников пока сделать по-прежнему не удается, пишут авторы в принятом к публикации в The Astrophysical Journal Letters препринте на сервере arXiv.org.

Быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts, FRB) — это яркие источники излучения радиодиапазона, которые светят порядка нескольких миллисекунд. Выделяются отдельные и повторные всплески: первых известно свыше сотни, а вторых около двух десятков. Для некоторых FRB удалось измерить красное смещение — оно оказалось значительным, примерно в диапазоне от 0,2 до 0,6.

На данный момент природа данного вида излучения не ясна, хотя на этот счет предложены десятки гипотез. Определение механизма излучения и вида излучающих объектов осложняется неопределенностью многих базовых физических характеристик FRB. В частности, неизвестно минимальное характерное время выделения энергии в течение всплеска, которое позволяет оценить физический размер излучающей области. Также до сих пор непонятно с чем связана кратковременность всплесков и неясно, действительно ли в основе лежит такой быстрый процесс, или в нем формируется узкий конус излучения, который при вращении ненадолго пересекает луч зрения.

Астрономы из Южной Кореи, Австралии и США представили результаты спектрополяриметрического анализа излучения отдельного всплеска FRB 181112. Он возник в галактике на красном смещении z = 0,4755, но по пути к Земле также пересек гало другой галактики на z = 0,3674. Высокое временное разрешение, доступное на австралийском радиоинтерферометре ASKAP, позволило выделить четыре отдельных импульса внутри всплеска и впервые измерить полностью все компоненты поляризации в каждом из них.

Выяснилось, что отдельные импульсы различаются по параметрам. В частности, их интенсивности различны: первый самый яркий, третий существенно слабее, а второй и четвертый настолько слабы, что не позволяют измерить все параметры. Времена приходов импульсов при этом не соответствуют никакой явной периодичности.

Степень поляризации импульсов оказалась очень велика, до 94 процентов в случае первого. Однако как между импульсами, так и в течение них по отдельности значительно менялась доля кругового компонента поляризации. В дополнение к этому авторы измерили меру дисперсии, то есть различие во времени прихода сигнала между различными частотами. По этой характеристике отдельные импульсы также оказались различными.

Исследователи рассматривают четыре варианта условий, которые могли привести к формированию всплеска с такими параметрами: исходные условия излучения источника, гравитационное линзирование, а также прохождение через холодную или релятивистскую плазму. Астрономы приходят к выводу, что наиболее вероятными являются первый и последний, но и у них есть проблемы. Так, различия в мере дисперсии сложно объяснить в первом варианте, а в последнем случае ожидается также сопутствующее синхротронное излучение, которого не наблюдалось в данном случае. Тем не менее, по поляризационным свойствам FRB 181112 похож на излучение известных в Млечном Пути пульсаров и магнитаров, но для однозначных выводов понадобятся данные подобного качества для других всплесков.

В прошлом году были локализованы первые два отдельных быстрых радиовсплеска. Также недавно астрономы впервые обнаружили периодичность у повторного быстрого радиовсплеска.

Тимур Кешелава