Астрономы определили происхождение всплеска энергии, который произошёл, когда Вселенная была относительно молодой.
Быстрые радиовсплески, которые длятся всего миллисекунды, но могут достигать яркости, эквивалентной целой галактике, долгое время оставались своего рода астрономической загадкой с момента их открытия почти 20 лет назад.
Хотя некоторые предполагали, что эти всплески могут быть попыткой далёкой внеземной цивилизации общаться через космос, астрономы быстро определили, что наиболее вероятным источником этих сигналов являются нейтронные звёзды — чрезвычайно плотные остатки взрывов сверхновых, которые обычно вращаются десятки тысяч раз в минуту.
Теперь в новом исследовании исследователям удалось проследить один такой всплеск — известный как FRB 20240304B — до далёкой галактики в ранней Вселенной. Всплеск произошёл, когда Вселенной было всего 3 миллиарда лет,这意味着 во время своего путешествия через космос он прошёл «примерно 80% космической истории».
Это делает его самым старым и самым далёким быстрым радиовсплеском из когда-либо обнаруженных — фактически он возник более чем в два раза дальше, чем предыдущий рекордсмен. Чтобы представить это в перспективе, когда всплеск впервые произошёл, нашей Солнечной системы ещё даже не существовало.
Считается, что быстрые радиовсплески могли быть довольно распространёнными в самые ранние дни Вселенной. «Каким бы ни был механизм, вызывающий этот радиовсплеск, он должен объяснять тот факт, что он может производиться в… очень молодых галактиках с очень низким содержанием металлов», — сказал соавтор исследования доктор Темия Нанаяккара из Сиднейского университета.
Что такое быстрые радиовсплески?
Быстрые радиовсплески (FRB) — это загадочные вспышки радиоволн, которые длятся всего несколько миллисекунд, но выделяют огромное количество энергии. За это короткое время они могут излучать столько энергии, сколько Солнце излучает за несколько дней.
С момента первого обнаружения в 2007 году астрономы зафиксировали тысячи FRB. Однако их происхождение остаётся одной из главных загадок современной астрофизики. Некоторые FRB повторяются, другие — нет. Некоторые связаны с известными галактиками, другие — с пустыми областями неба.
Одной из ведущих гипотез является то, что FRB генерируются магнетарами — сильно намагниченными нейтронными звёздами, которые образуются после взрывов сверхновых. Магнетары обладают магнитными полями в квадриллион раз сильнее, чем у Земли, и могут производить мощные вспышки излучения.
Как удалось проследить всплеск?
Древний FRB был первоначально обнаружен с помощью MeerKAT, массива из 64 радиотелескопов в Южной Африке. Исследователи знали, что FRB находится далеко, из-за большой дисперсии радиосигнала, но первоначальные поиски с помощью мощных наземных телескопов «не увидели практически ничего; это выглядело как пустое небо».
Научная команда успешно получила время на JWST с помощью программы Director’s Discretionary Time. Исследователи начали с использования ближней инфракрасной камеры JWST, чтобы проследить радиосигнал и сделать очень глубокое изображение целевой области.
«Вдруг — вот она: очень тусклая галактика почти точно там, где мы ожидали увидеть хозяина FRB», — сказал Нанаяккара. Исследователи затем использовали ближний инфракрасный спектрограф JWST, чтобы получить спектр, который показал водород и кислород.
«Эти спектральные особенности действуют как отпечатки пальцев: поскольку мы знаем длины волн, на которых они производятся в лаборатории, мы можем измерить, насколько они смещены расширением Вселенной», — объяснил Нанаяккара. «Это дало нам очень точное красное смещение около 2,15. Мы, таким образом, видим эту галактику такой, какой она была, когда Вселенной было всего около трёх миллиардов лет, то есть примерно одна пятая её текущего возраста».
Что это говорит о FRB?
Поскольку галактика-хозяин довольно молода, это поддерживает идею о том, что по крайней мере некоторые FRB генерируются магнетарами, которые более вероятны в молодых галактиках, где происходит интенсивное звездообразование, сказала команда.
Наблюдения JWST также показали, что галактика-хозяин была меньше, чем ожидалось, была «бедной металлами» (имела мало элементов, кроме водорода и гелия) и формировала много звёзд. Эти характеристики могли бы предложить новые ключи к пониманию сред, в которых возникают FRB.
Команда планирует продолжать охоту за FRB с помощью JWST. «Мы пока не знаем, какими будут источники», — сказал Нанаяккара, поскольку это зависит от того, что появится в небе и будет замечено наземными радиотелескопами. «Как только наши радиотелескопы найдут и локализуют подходящий новый источник, мы сможем запустить наблюдения JWST. Так что это довольно захватывающе, потому что мы действительно не знаем, что найдём, когда объединим мощь этих двух типов телескопов».
Для астрономов это открытие — ещё один шаг к разгадке тайны FRB. Для JWST — подтверждение его способности изучать самые далёкие и тусклые объекты во Вселенной. Для науки — напоминание о том, что даже самые мощные инструменты иногда находят неожиданные вещи.
Одно ясно: быстрые радиовсплески остаются одной из самых интригующих загадок современной астрофизики, и JWST играет ключевую роль в их разгадке.
Источники: Nature, Live Science, Сиднейский институт астрономии, MeerKAT, космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), Темия Нанаяккара, Маниша Калеб.
Ваш комментарий