Путешествие длиной 8 миллиардов лет, чтобы попасть на антенну радиотелескопа, или Немного о самом старом быстром радиовсплеске

В июне 2022 года астрономы обнаружили необычный всплеск радиоволн, который пролетел по всей Вселенной около восьми миллиардов лет — почти половину возраста Вселенной — прежде чем достигнуть телескопов на Земле. Этот всплеск, названный FRB 20220610A, является одним из самых дальних и мощных, из когда-либо наблюдавшихся. Он также бросает вызов существующим моделям происхождения и свойств этих загадочных сигналов.

Быстрые радиовсплески, или FRB, — это интенсивные, миллисекундные вспышки радиоволн с неизвестным источником. С момента их открытия в 2007 году на Земле были зарегистрированы сотни таких всплесков, но большинство из них не повторяются и трудно определить их точное положение на небе. Предполагается, что они исходят от высокомагнитных нейтронных звезд в далеких галактиках, но точный механизм их генерации остается загадкой.

FRB 20220610A был обнаружен с помощью австралийского радиотелескопа Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) и стал самым старым FRB, когда-либо измеренным. Для определения галактики-источника всплеска ученые также использовали Европейский южный обсерваторий (ESO) Very Large Telescope (VLT) в Чили и обсерваторию W. M. Keck на Гавайях.

Возраст FRB был самым большим сюрпризом для исследователей, которые опубликовали свои результаты в журнале Science. «Мы не знали, существовали ли быстрые радиовсплески настолько давно», — говорит соавтор исследования Стюарт Райдер, астроном из Маккуори-Университета в Сиднее, Австралия.

По словам Райдера, FRB являются полезными космологическими инструментами для анализа Вселенной, поскольку они позволяют ученым обнаруживать и измерять материю, которая лежит между галактиками и которая в настоящее время невидима для нас. Когда FRB путешествуют через галактики и между ними, они проходят через горячий газ, который заставляет их радиоволны с низкой частотой замедляться больше, чем те, что имеют более высокую частоту. Это явление называется дисперсией. Это означает, что радиоволны с различными частотами достигают телескопов на Земле с небольшой разницей во времени, что позволяет ученым делать выводы о наличии материи, через которую прошел FRB.

Сигнал, произведенный новым FRB, был более диспергированным, чем большинство предыдущих наблюдений, что свидетельствует о том, что FRB 20220610A имел неровный путь в течение своего восьмимиллиардного путешествия. Необычно растянутый сигнал, а также огромное расстояние до его галактики-источника, также подтвердили то, что предполагали предыдущие исследования ближайших FRB: чем дальше они находятся, тем больше диспергируются их сигналы, когда они достигают Земли.

FRB также имел высокую мощность, излучая в 3,5 раза больше энергии, чем максимальное количество, предсказанное моделированием. Такие расчеты следует скорректировать, чтобы учесть такие экстремальные события, говорит Райдер. «Теперь мы можем уточнить нашу оценку того, каково будет распределение энергии всплесков», — говорит он.

Киёси Масуи, астрофизик из Массачусетского технологического института в Кембридже, США, не удивлен тому, что FRB сохраняются на таких расстояниях. По его словам, ученые могут многое узнать из этих далеких импульсов. Он добавляет, что для лучшего понимания природы FRB необходимо обнаружить больше таких сигналов и определить их точные координаты.

В настоящее время несколько проектов по поиску FRB находятся в разработке или уже работают. Один из них — это Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), который использует массив из четырех полуцилиндрических антенн для обнаружения FRB в широком диапазоне частот. Другой — это Square Kilometre Array (SKA), который будет состоять из тысяч радиотелескопов в Австралии и Южной Африке и будет способен наблюдать за FRB с высоким разрешением. Ожидается, что эти проекты помогут раскрыть тайны быстрых радиовсплесков и их роли в космосе.