Ближайший внегалактический источник быстрых радиовсплесков связали со старым шаровым скоплением

Астрономы подтвердили, что источник повторяющихся быстрых радиовсплесков FRB 20200120E находится в шаровом скоплении в спиральной галактике М81, став таким образом самым близким к Солнцу на сегодняшний день внегалактическим источником такого рода. Предполагается, что за всплески может быть ответственен магнитар, рожденный в результате слияния белых карликов или нейтронных звезд. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Быстрые радиовсплески, открытые в 2007 году, считаются одной из главных загадок современной астрофизики. Они представляют собой короткие и мощные радиоимпульсы и бывают как одиночные, так и повторяющиеся. Ученые точно знают об их внеземной природе, однако до сих пор нет общепринятой теории, описывающей механизмы генерации подобных всплесков. В настоящее время существуют целый ряд гипотез, которые нуждаются в проверке, в частности, данные некоторых наблюдений за быстрыми радиовсплесками указывают на их связь с магнитарами и не подтверждают связь с гигантскими радиоимпульсами от пульсаров. Чтобы разобраться в природе всплесков ученым необходимо точно определять местоположение и природу их источников, что в случае внегалактических объектов достаточно трудно из-за сильной удаленности источников — ближайшим точно локализованным внегалактическим источником повторяющихся быстрых радиовсплесков до недавнего времени был FRB 20180916B, расположенный на расстоянии около 457 миллионов световых лет.

Группа астрономов во главе с Францом Кирстеном (Franz Kirsten) из Технического Университета Чалмерса опубликовала результаты анализа данных наблюдений за новым источником повторяющихся быстрых радиовсплесков FRB 20200120E. Первоначально он был зафиксирован 20 января 2020 года коллаборацией CHIME, использующей радиотелескоп в Канаде, при этом за период с января по ноябрь 2020 года было обнаружено четыре всплеска от источника, находившегося в направлении спиральной галактики М81. В новом исследовании ученые решили попытаться точно определить местоположение FRB 20200120E, использовав для этого данные наблюдений радиоинтерферометра VLBI, радиотелескопа VLA, космических телескопов «Чандра» и «Fermi», а также оптического наземного телескопа «Субару».

В итоге ученым удалось обнаружить четыре новых быстрых радиовсплеска от источника: два из них были зафиксированы 20 февраля 2021 года, а еще два —  в марте 2021 года. Плотность потока энергии излучения для них составила 0,13–0,71 янского в миллисекунду, а длительность — 100–300 микросекунд. Координаты источника, определенные астрономами, совпали с координатами шарового скопления [PR95] 30244, которое входит в галактику M81 и характеризуется большим возрастом (около 10 миллиардов лет) и малой металличностью. Вероятность того, что источник повторяющихся всплесков накладывается на галактику была оценена низкой (<1,7×10^-4), таким образом, FRB 20200120E стал самым близким к Солнцу на сегодняшний день внегалактическим источником повторяющихся быстрых радиовсплесков — расстояние до него оценивается в 11,7 миллиона световых лет.

Исследовали пришли к выводу, что модели генерации быстрых радиовсплесков, где фигурируют молодые магнитары, плохо объясняют связь FRB 20200120E со старым шаровым скоплением, если предполагать, что нейтронная звезда образуется при взрыве массивной звезды. Вместо этого такой магнитар должен был образоваться в результате аккреционно-индуцированного коллапса белого карлика или в результате слияния двух белых карликов, двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и белого карлика, которые распространены в шаровых скоплениях, причем наибольшее предпочтение авторы работы отдают двойной системе из белых карликов. Альтернативная версия предполагает наличие компактной двойной системы из белого карлика и нейтронной звезды или намагниченной нейтронной звезды с компаньоном планетарной массы.

О том, чем могут быть быстрые радиовсплески и почему их интересно изучать можно прочитать в нашем блоге.

Александр Войтюк