Быстрый радиовсплеск объяснили падением астероида на пульсар

Астрономы показали, что источником быстрого радиовсплеска FRB 180916.J0158+65 может являться пульсар в двойной системе, орбита которого пересекает пояс астероидов. Модель позволила объяснить обнаруженную ранее нестрогую периодичность этого события и зависимость числа вспышек от энергии, а также спрогнозировать свойства объектов пояса. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters.

Быстрыми радиовсплесками (FRB — Fast Radio Bursts) называют вспышки радиоизлучения длительностью в несколько миллисекунд. Впервые о таком событии стало известно в феврале 2007 года — тогда ученые обнаружили короткий мощный сигнал в архивных наблюдениях. С тех пор радиотелескопы зарегистрировали свыше сотни FRB, некоторые из которых оказались повторяющимися. Природа быстрых радиовсплесков по-прежнему неизвестна: существует несколько теоретических моделей, надежно подтвердить или опровергнуть которые пока не удалось (о них нашему изданию рассказывал астрофизик Сергей Попов).

Событие FRB 180916.J0158+65 на сегодняшний день считается ближайшим к Земле быстрым радиовсплеском — его источник расположен в спиральной галактике SDSS J015800.28+654253.0 на расстоянии 457 миллионов световых лет от нас. У этого же FRB ученые впервые обнаружили нестрогую периодичность сигнала — он повторяется примерно каждые 16 дней с активной фазой около четырех суток. Такие повторения сужают область возможных причин FRB, поскольку повторяющийся сигнал не может быть результатом одиночных событий (например, столкновений звезд). Тем не менее, однозначной версии происхождения этого радиовсплеска пока нет.

Китайские исследователи Цзыгао Дай (Z. G. Dai) и Шици Чжун (S. Q. Zhong) из Школы астрономии и космических наук Нанкинского университета рассмотрели одно из объяснений поведения FRB 180916.J0158+65. Авторы предположили, что источником сигнала служит двойная система из пульсара (нейтронной звезды) и тела звездной массы, которое окружает пояс астероидов. Пересекая последний, пульсар сталкивается с его объектами — в результате гравитационная энергия высвобождается в виде излучения.

Астрономы установили, что модель позволяет объяснить сразу две важных особенности FRB 180916.J0158+65. Во-первых, причиной периодичности сигнала служит движение пульсара по орбите — он совершает оборот примерно за 16 суток, из которых примерно четыре дня проводит в области пояса астероидов, где испускает радиосигналы. Во-вторых, удается объяснить излом в распределении всплесков по энергии: соответствующая кривая (число событий в зависимости от энергии) для FRB 180916.J0158+65 при высоких энергиях спадает существенно сильнее, чем при низких (степенные функции с показателями –1,2 и –2,5). Известно, что излом того же вида имеется и в распределении малых тел Солнечной системы по размеру — следовательно, этого же можно ожидать и от других групп астероидов. В свою очередь, размер падающего на пульсар тела напрямую связан с его массой, а значит и энергией всплеска, который вызван столкновением. Таким образом, распределение астероидов по размеру превращается в распределение наблюдаемых вспышек по энергии.

Кроме того, авторы показали, что FRB могут служить эффективным инструментом для исследования внегалактических астероидов: в рамках модели ученым удалось оценить параметры пояса по данным наблюдений. Так, внешний радиус области, по оценкам астрономов, на порядок меньше, чем у аналога в Солнечной системе, а полная масса ее астероидов сравнима с полной массой тел главного пояса.

Ранее мы рассказывали о том, как быстрый радиовсплеск помог пересчитать барионную материю во Вселенной и как астрономы зафиксировали возможный FRB от магнитара в Млечном Пути.

Николай Мартыненко