Астрономы выявили поляризационную структуру быстрого радиовсплеска

H. Cho et al. / arXiv.org, 2020
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.
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