Астрономи виявили загадковий об'єкт Punctum у далекій галактиці

Олена Шабловінська та її команда астрономів зробили неочікуване відкриття під час спостережень за галактикою NGC 4945, розташованою на відстані 11 мільйонів світлових років від Землі. Використовуючи радіотелескоп ALMA для картографування активного центру цієї зоряної галактики, дослідники помітили слабкий сигнал приблизно на відстані 60 парсеків від центру.

Цей загадковий об'єкт, який отримав назву Punctum від латинського слова, що означає «точка» або «крапка», демонструє одну з найвищих степенів поляризації світла серед позагалактичних компактних об'єктів. Поляризація складає 50 відсотків плюс-мінус 14 відсотків у міліметровому діапазоні хвиль, що є надзвичайно високим показником.

Найдивнішою особливістю Punctum є його повна невидимість в оптичному, інфрачервоному, рентгенівському та низькочастотному радіодіапазонах. Єдиним способом виявити цей об'єкт є спостереження через міліметрове «око» телескопа ALMA. Це робить його унікальним серед відомих космічних тіл.

«Поза межами надмасивних чорних дір Punctum справді потужний», — заявила Шабловінська у коментарі виданню Space.com. Астрономи стверджують, що цей об'єкт може представляти абсолютно новий тип астрофізичного тіла.

Punctum не просто яскравий для своєї категорії — він може створювати власну категорію. Команда Шабловінської виміряла його міліметрову світність на рівні приблизно 2 помножити на 10 у 35-му степені ерг за секунду. Це робить його у 10−100 тисяч разів яскравішим за типові магнетари, у 100 разів яскравішим за мікроквазари, і серед відомих зоряних залишків з ним може конкурувати лише Крабоподібна туманність.

За розмірами об'єкт надзвичайно малий в астрономічних масштабах — менше 2 парсеків або близько 6,5 світлових років у поперечнику. Навіть з найдовшими базовими лініями телескопа ALMA його неможливо розділити на деталі. Для порівняння, Крабоподібна туманність має діаметр 10−15 світлових років.

Яскравість Punctum залишалася стабільною у всіх високороздільних наборах даних ALMA з 2019 по 2023 роки. Це виключає можливість спалахових подій або короткочасних транзієнтних явищ, таких як гамма-спалахи.

Основною гіпотезою щодо природи випромінювання є синхротронне випромінювання від об'єкта з високовпорядкованим магнітним полем. Це та сама базова фізика, що стоїть за пульсарами, магнетарами, залишками наднових зірок та нетермальними філаментами у Чумацькому Шляху. Однак комбінація інтенсивності та поляризації Punctum не відповідає жодному з цих типів об'єктів.

Магнетари можуть досягати дуже високих степенів поляризації, навіть близько 100 відсотків у рідкісних випадках, але вони поступаються на кілька порядків величини за яскравістю. Залишки наднових можуть відповідати за яскравістю, але зазвичай мають хаотичні магнітні поля, які знижують поляризацію. Нетермальні філаменти можуть сильно поляризуватися, але занадто слабкі у міліметровому діапазоні. Мікроквазари та їхні джети не здатні виробляти поляризацію навіть близько до рівня Punctum.

Поляризація — це по суті світло з певним напрямком. Замість того, щоб електричні поля коливалися в усіх напрямках, вони вишиковуються в лінію, наче космічне волосся, розчесане магнітним полем. У космосі це часто відбувається, коли заряджені частинки обертаються навколо ліній магнітного поля зі швидкостями, близькими до швидкості світла, виробляючи синхротронне випромінювання. Чим сильніше та впорядкованіше магнітне поле, тим більш скоординованим стає «танець» світла. Саме тому 50-відсоткова поляризація Punctum є такою яскравою ознакою чогось з незвично добре організованим магнітним середовищем.

В архівних даних рентгенівського телескопа Chandra немає відповідного джерела — лише верхня межа близько 1 помножити на 10 у 37-му степені ерг за секунду. Радіооглядання на довших хвилях також не дали результатів. Космічний телескоп Джеймса Вебба ще не спрямовував свій погляд безпосередньо на це місце, залишаючи глибокий інфрачервоний спектр недослідженим.

Найпростіше пояснення — що Punctum є екстремальним прикладом чогось знайомого — не було виключено. Магнетар у незвичайному середовищі, залишок наднової, заплутаний з щільним матеріалом, або навіть фоновий блазар технічно відповідали б частині даних. Але ймовірність цього невелика.

Таким чином залишається спокуслива можливість: Punctum може бути першим виявленим представником абсолютно нового класу астрофізичних об'єктів, який ховається від більшості електромагнітного спектра і розкриває себе лише у поляризованому міліметровому світлі.

«Punctum показує нам, що на міліметровому небі ще багато чого можна відкрити», — сказала Шабловінська.

Наступний крок очевидний. Подальші спостереження ALMA, спрямовані безпосередньо на Punctum, могли б зондувати глибше, тоді як інфрачервоний погляд телескопа Вебба міг би допомогти з'ясувати, чи пил, емісійні лінії або чисте синхротронне випромінювання живить його сяйво. Наразі він залишається тихою точкою на небі — сліпуче яскравою в одній вузькій смузі і невидимою в будь-якій іншій.

Дослідження готується до публікації у журналі Astronomy and Astrophysics. Наразі воно доступне на сервері препринтів arXiv. Якщо Всесвіт має звичку дивувати нас, Punctum може бути його останньою візитною карткою.