Разгадка тайны быстрых радиовсплесков

С тех пор, как FRB были впервые обнаружены в 2007 году, астрономы со всего мира использовали радиотелескопы, чтобы отслеживать всплески и искать ключи к разгадке того, откуда они берутся и как возникают.

Астрофизик UNLV Бинг Чжан и международные сотрудники недавно наблюдали некоторые из этих загадочных источников, что привело к серии прорывных открытий, опубликованных в журнале Nature, которые могут, наконец, пролить свет на физический механизм FRB.

«Есть два основных вопроса относительно происхождения FRB», — сказал Чжан. «Первая — это механизмы FRB, а вторая — каков механизм создания FRB».

Для интерпретации были предложены две конкурирующие теории механизма FRB. Одна из теорий заключается в том, что они похожи на гамма-всплески (GRB), самые мощные взрывы во Вселенной. Другая теория уподобляет их радиопульсарам, вращающимся нейтронным звездам, излучающим яркие когерентные радиоимпульсы. Модели, подобные GRB, предсказывают неизменный угол поляризации внутри каждого всплеска, тогда как модели, подобные пульсарам, предсказывают вариации угла поляризации.

Команда использовала FAST для наблюдения одного повторяющегося источника FRB и обнаружила 11 всплесков. Удивительно, но семь из 11 ярких вспышек показали различные колебания угла поляризации во время каждой вспышки. Углы поляризации не только менялись в каждой вспышке, но и модели вариации были разными среди всплесков.

Магнитары — невероятно плотные нейтронные звезды размером с город, обладающие самыми мощными магнитными полями во Вселенной. Магнитары иногда производят короткие рентгеновские или мягкие гамма-всплески из-за рассеяния магнитных полей, поэтому долгое время считалось, что они являются вероятными источниками питания FRB во время высокоэнергетических всплесков.

28 апреля 2020 года был обнаружен чрезвычайно яркий радиовсплеск от магнитара, находившегося на расстоянии около 30 000 световых лет от Земли в Галактике Млечный Путь. Как и ожидалось, FRB был связан с яркой рентгеновской вспышкой.

«Теперь мы знаем, что наиболее намагниченные объекты во Вселенной, так называемые магнетары, могут производить по крайней мере некоторые или, возможно, все FRB во Вселенной «, — сказал Чжан.

Событие было обнаружено CHIME и STARE2, двумя группами телескопов с множеством небольших радиотелескопов, которые подходят для обнаружения ярких событий на большой площади неба.

Команда Чжана некоторое время использовала FAST для наблюдения за источником магнитара. К сожалению, когда произошел FRB, FAST не смотрел на источник. Тем не менее, FAST сделала несколько интригующих открытий, связанных с «необнаружением», и сообщила о них в одной из статей в Nature от 4 ноября. Во время наблюдательной кампании FAST магнитар испустил еще 29 рентгеновских всплесков. Однако ни один из этих всплесков не сопровождался радиовспышками.

«Благодаря недавним открытиям в наблюдениях, наконец, можно критически пересмотреть теории FRB «, — сказал Чжан. «Механизмы производства FRB значительно сузились. Тем не менее, остается много открытых вопросов. Это будет интересная область в ближайшие годы».