Науковці описали новий загадковий радіосигнал з околиць центру Чумацького Шляху, який належить до дивного класу джерел, відомих як довгоперіодичні транзієнти (LPT). Про результати роботи розповідає матеріал ScienceAlert.
Ще у вересні 2002 року з цього регіону Галактики зафіксували п’ять потужних радіоспалахів, кожен з яких повторювався через рівно 77 хвилин. Після цього джерело, відоме як GCRT J1745-3009, повністю змовкло. Астроном Скотт Гайман (Scott Hyman) зі Світ-Браєр-коледжу багато років шукав подібні об’єкти, але безуспішно і зрештою переключився на інші задачі.
Минуло два десятиліття, і під час аналізу інших даних у 2022 році вчені натрапили ще на один об’єкт, що давав сильні радіоімпульси з періодом близько 62,2 хвилини – і знову раптово зник. Нове джерело, LPT J1555-5631, стало важливою підказкою для розуміння того, що саме створює ці незвичайні сигнали та чи всі LPT мають спільну природу.
Що таке довгоперіодичні транзієнти
LPT – це відносно новий клас радіоджерел, який виділили лише в останні кілька років. Це невідомі об’єкти, що випромінюють яскраві, але порівняно довгі імпульси радіохвиль з регулярними, часто дуже тривалими паузами між ними.
Першим яскравим представником став об’єкт GLEAM-X J1627-5235, спостережений у 2018 році та описаний у 2022-му. Відтоді в оглядах радіонеба по всій Галактиці виявили приблизно з десяток подібних «пульсаторів», включно з уже ретроспективно віднесеним до цієї групи джерелом Гаймана 2002 року.
Попри це, визначити фізичну природу LPT виявилося непросто. Є кілька типів «мертвих» зір, які можуть випромінювати періодичні сигнали, але жоден не пояснює повний спектр поведінки LPT.
Серед головних кандидатів:
- пульсари – швидко обертові нейтронні зорі, що випромінюють радіопромені як космічні маяки;
- магнетари – ще більш магнітно активні нейтронні зорі, які можуть давати потужні радіо- й рентгенівські спалахи;
- білі карлики, що періодично «спалахують» завдяки взаємодії з компаньйоном у подвійній системі.
Однак LPT поводяться надто повільно для звичних нейтронних зір: їхні періоди іноді становлять години. За таких повільних обертів стандартні моделі пульсарів майже не передбачають радіовипромінювання. Білі карлики, більші за розміром і повільніші у обертанні, теоретично можуть створювати такі сигнали, і деякі LPT уже пов’язали саме з білими карликами в подвійних системах. Утім, різноманітні періоди, поляризація та форма імпульсів натякають, що існує, ймовірно, більше ніж один механізм і, можливо, більше ніж один тип об’єкта.
Як знайшли LPT J1555-5631
Новий об’єкт з’явився у даних несподівано, буквально «втрутившись» у зовсім інший проєкт. Гайман тоді шукав мілісекундні пульсари – дуже швидко обертові нейтронні зорі, які могли б пояснити надлишок гамма-випромінювання з центру Галактики.
В архівних спостереженнях радіотелескопа MeerKAT його команда виявила джерело з властивостями, схожими на пульсар, але з однією дивною рисою: імпульси повторювалися не раз на секунди чи мілісекунди, а з інтервалом у десятки хвилин.
Щоб перевірити результат, астрономи звернулися до архіву іншого інструмента – телескопа ASKAP, який у той самий день протягом 10 годин спостерігав цей регіон неба. Ці дані підтвердили період близько 62 хвилин. Сукупність властивостей сигналу показала, що дослідники мають справу з новим довгоперіодичним транзієнтом.
Дві полярності і дивна геометрія магнітного поля
LPT J1555-5631 виявився ще химернішим, ніж очікували. Замість одного спалаху за цикл він формував два окремих імпульси кожні 62,2 хвилини: один довший, інший коротший, але з приблизно однаковою максимальною яскравістю.
Ще дивнішими виявилися властивості поляризації. Радіохвилі від одного імпульсу були циркулярно поляризовані в один бік, а від другого – у протилежний. Це натякнуло, що випромінювання походить із регіонів поблизу обох магнітних полюсів об’єкта, причому вісь обертання та магнітна вісь майже перпендикулярні одна одній.
Проте імпульси розміщені не зовсім симетрично. Замість очікуваних 180 градусів між ними (для простого дипольного магнітного поля) вони розділені лише 165,4 градуса. Така «недосиметрія» вказує на складнішу, ніж звичайний диполь, структуру магнітного поля, яку ще належить пояснити.
Чому ці об’єкти раптово замовкають
Ще одна велика загадка LPT – їхня «епізодичність». Вони можуть деякий час працювати з надзвичайно точною регулярністю, а потім просто зникати з радіонеба. LPT J1555-5631 після епізоду 2022 року більше не спостерігався, принаймні в наявних даних.
Деякі інші LPT поводяться по-іншому. Джерело GCRT J1745-3009, вперше помічене у 2002-му, згодом знову проявляло активність, як і ще два об’єкти з каталогу. Такі драматичні зміни, за словами дослідників, імовірно пов’язані з еволюцією магнітосфери – області навколо зорі, де панує її магнітне поле.
Щоб розплутати цю картину, астрономам потрібна більша вибірка. Чим більше LPT вдасться знайти, тим легше буде виявити закономірності в їхніх періодах, поляризації та «вмиканні–вимиканні» активності. Тоді можна буде цілеспрямовано шукати підозрювані LPT, а не лише покладатися на випадкові знахідки в архівах.
Автори дослідження наголошують, що попереду ще багато роботи: нинішні спостереження вказують на незвичну магнітну структуру та крайні значення періодів обертання, але остаточно визначити, чи йдеться про особливі нейтронні зорі, білі карлики чи навіть новий тип об’єктів, поки що неможливо.