Головна / Всесвіт / Вчені шукають розгадку найдивніших сигналів з глибин Всесвіту

Вчені шукають розгадку найдивніших сигналів з глибин Всесвіту

Вченим вперше вдалося дізнатися, звідки прийшов на Землю швидкий радіоспалах — одиночний імпульс величезної яскравості і тривалістю в мілісекунди. Швидкі радіосплески вивчають більш десяти років. Всього їх відомо близько тридцяти. Якими об’єктами в космосі вони породжені, досі незрозуміло. Про одну з найактуальніших проблем астрофізики — у матеріалі.

Студент робить відкриття

У 2007-му студент Університету Західної Вірджинії (США) Девід Наркевич досліджував дані радіотелескопа Обсерваторії Паркса за минулі роки. Він шукав в Магелланових Хмарах особливий вид нейтронних зірок, які дуже швидко обертаються, викидаючи потужні потоки електромагнітного випромінювання. Спостерігачеві здається, що вони спалахують і гаснуть, як маяки, тому їх називають пульсарами.

В даних виявився надзвичайно потужний і короткий імпульс тривалістю всього п’ять мілісекунд. Причому різниця між низько — і високочастотним сигналом була дуже великою, характерною для найбільш далеких позагалактичних об’єктів. Радіохвиля наштовхується на вільні електрони в космічному просторі, вони розсіюють її, неначе призма, тому хвилі високих частот досягають Землі швидше. Чим довше радіохвиля йде до Землі, тим помітніше різниця між низько — і високочастотними сигналами. Вчені називають це заходом дисперсії.

Знайти повтор сигналу не вдалося — як і його джерело. Встановили тільки, що імпульс прийшов з області поруч з Магеллановими Хмарами. Другий подібний сигнал, тільки набагато слабкіше, виявили через п’ять років теж за архівними даними Обсерваторії Паркса.

Зайнятися активніше цими дивними сигналами завадив досить кумедний казус. Річ у тім, що в даних Паркса були перитони — ще один тип дуже коротких радіоімпульсів. Відразу виникло припущення, що вони мають земне походження, можливо, техногенне. Так і виявилося. Перитони випромінювали мікрохвильовки, встановлені в обсерваторії.

Хоча швидкі радіосплески, виявлені в 2007 і 2012 роках, відрізнялися від перитонів, вчені не поспішали приписувати їм космічну природу. Тільки коли виявили аналогічні сигнали в даних інших телескопів, стало зрозуміло: наука стоїть на порозі дуже незвичайного відкриття.

Ученые ищут разгадку самых странных сигналов из глубин Вселенной
Так виглядає швидкий радіосплеск

Звідки приходять імпульси

Зараз зафіксовано приблизно три десятки швидких радіосплесків (fast radio bursts, FRB). Підраховано, що в добу в космосі відбувається кілька тисяч таких подій. Поки не вдається ідентифікувати їх ні з одним з відомих астрофізичних об’єктів, таких як пульсар, чорна діра або активне ядро галактики.

Більшість FBR одноразові. Перший повторюваний швидкий радіосплеск виявили у 2012-2015 роках — FRB 121102. Імпульси однакові, але нерегулярні, в цьому відмінність від пульсарів. Завдяки повтору вчені змогли визначити місцезнаходження джерела сигналу. Для цього до пошуків підключили радіоінтерферометр VLA та інші телескопи, навели їх на ділянку неба, звідки прийшов імпульс, і виявили карликову галактику на відстані трьох мільярдів років.

Нещодавно міжнародний колектив вчених оприлюднив інформацію про джерело одиночного імпульсу FBR 180924. Він прийшов з галактики DES J214425.25-405400.81, що знаходиться в чотирьох мільярдів світлових років у сузір’ї Журавель. Вона у тисячу разів більше, ніж та, звідки йде повторюваний FBR, і там більш старі зірки. Це говорить про те, що породжувати швидкі радіосплески можуть об’єкти різної природи.

Ученые ищут разгадку самых странных сигналов из глубин Вселенной
Спектр, де виявлено швидкий радіосплеск FRB 180924. Він прийшов з галактики в сузір’ї Журавель

Нейтронні зірки лідирують

Теоретики висунули безліч гіпотез про природу швидких радіосплесків: космічні струни, випаровування чорної діри, колапс зарядженої чорної діри, народження білої діри, спалахи звичайних зірок, наднових і, зрозуміло, діяльність розумних мешканців далеких світів.

Поступово всі екзотичні припущення відкинули, інші визнали малоймовірними. Залишилося дві гіпотези, пов’язані з нейтронними зірками. Ці компактні швидко обертаються об’єкти здатні породжувати дуже потужні радіоімпульси.

Згідно першої моделі, FBR випускають молоді нейтронні зірки віком близько ста років. Вони обертаються з величезною швидкістю: один оберт в мілісекунди. Енергія обертання переходить в радіоімпульс. По суті, це радіопульсари, і тоді, ймовірно, більшість FBR повинні бути повторюваними.

За другою версією, джерело — магнитари, нейтронні зірки з дуже великим магнітним полем. Обурення поля дає потужний швидкий радіоімпульс, який, можливо, повториться через сотні років.

Поки виявили занадто мало FBR, щоб розкрити їх таємницю. Не виключено, що вченим доведеться чекати спорудження в Австралії і ПАР гігантського радиоінтерферометра SKA, який зможе виявляти десятки таких подій на добу.

Ученые ищут разгадку самых странных сигналов из глубин Вселенной
Молода нейтронна зірка посилає в простір радіоімпульс тривалістю в кілька мілісекунд. Землі він досягне через сотні мільйонів років. Коротші хвилі (блакитні) імпульсу прийдуть раніше.