Астрономы обнаружили только второй пример высокоактивного повторяющегося быстрого радиовсплеска (FRB) с компактным источником более слабого, но устойчивого радиоизлучения между вспышками. Открытие поднимает новые вопросы о природе этих загадочных объектов, а также об их полезности в качестве инструментов для изучения природы межгалактического пространства. Ученые использовали очень большую решетку Карла Г. Янского Национального научного фонда (VLA) и другие телескопы для изучения объекта, впервые обнаруженного в 2019 году.
Объект, названный FRB 190520, был обнаружен сферическим радиотелескопом с пятисотметровой апертурой (FAST) в Китае. Всплеск от объекта произошел 20 мая 2019 года и был обнаружен в данных этого телескопа в ноябре того же года. Последующие наблюдения с помощью FAST показали, что, в отличие от многих других FRB, он излучает частые повторяющиеся всплески радиоволн.
Наблюдения с помощью VLA в 2020 году точно определили местоположение объекта, и это позволило наблюдениям в видимом свете с помощью телескопа Subaru на Гавайях показать, что он находится на окраине карликовой галактики почти в 3 миллиардах световых лет от Земли. Наблюдения VLA также показали, что объект постоянно излучает более слабые радиоволны между вспышками.
«Эти характеристики делают его очень похожим на самый первый FRB, положение которого было определено — также VLA — еще в 2016 году», — сказал Кейси Лоу из Калифорнийского технологического института. Эта разработка стала крупным прорывом, предоставив первую информацию об окружающей среде и расстоянии FRB. Однако сочетание повторяющихся всплесков и постоянного радиоизлучения между вспышками, исходящего из компактного региона, до сих пор выделяло объект 2016 года, названный FRB 121102, среди всех других известных FRB.
«Теперь у нас есть два таких, и это поднимает несколько важных вопросов», — сказал Ло. Ло является частью международной группы астрономов, сообщающих о своих открытиях в журнале Nature .
Различия между FRB 190520 и FRB 121102, а также всеми остальными усиливают предположение, высказанное ранее, что могут быть два разных типа FRB.
«Отличаются ли те, которые повторяются, от тех, которые нет? А как насчет постоянного радиоизлучения — это обычное дело?» сказал Кшитий Аггарвал, аспирант Университета Западной Вирджинии (WVU).
Астрономы предполагают, что могут быть либо два разных механизма, производящих FRB, либо объекты, производящие их, могут действовать по-разному на разных этапах своей эволюции. Основными кандидатами на роль источников FRB являются сверхплотные нейтронные звезды, оставшиеся после того, как массивная звезда взорвется как сверхновая, или нейтронные звезды со сверхсильными магнитными полями , называемые магнетарами.
Одна характеристика FRB 190520 ставит под сомнение полезность FRB как инструментов для изучения материала между ними и Землей. Астрономы часто анализируют влияние промежуточного материала на радиоволны, излучаемые удаленными объектами, чтобы узнать о самом разреженном материале. Один из таких эффектов возникает, когда радиоволны проходят через пространство, содержащее свободные электроны . В этом случае высокочастотные волны распространяются быстрее, чем низкочастотные.
Этот эффект, называемый дисперсией, можно измерить, чтобы определить плотность электронов в пространстве между объектом и Землей или, если плотность электронов известна или предполагается, дать приблизительную оценку расстояния до объекта. Эффект часто используется для оценки расстояния до пульсаров.
Это не сработало для FRB 190520. Независимое измерение расстояния, основанное на доплеровском смещении света галактики, вызванном расширением Вселенной, поместило галактику на расстояние почти 3 миллиарда световых лет от Земли. Однако сигнал вспышки показывает величину дисперсии, которая обычно указывает на расстояние примерно от 8 до 9,5 миллиардов световых лет.
«Это означает, что вблизи FRB находится много материала, который может запутать любую попытку использовать его для измерения газа между галактиками», — сказал Аггарвал. «Если это так с другими, то мы не можем рассчитывать на использование FRB в качестве космических мерил», — добавил он.
Астрономы предположили, что FRB 190520 может быть «новорожденным», все еще окруженным плотным материалом, выброшенным в результате взрыва сверхновой, который оставил после себя нейтронную звезду. По мере того, как этот материал в конечном итоге рассеивается, дисперсия импульсных сигналов также будет уменьшаться. По их словам, в «новорожденном» сценарии повторяющиеся всплески также могут быть характерными для более молодых FRB и уменьшаться с возрастом.
«Сейчас поле FRB развивается очень быстро, и ежемесячно появляются новые открытия. Однако большие вопросы все еще остаются, и этот объект дает нам интересные ответы на эти вопросы», — сказала Сара Берк-Сполаор из WVU.
