Астрономия + Радиосигнал

© Ray P. Norris et al., 2020

ORC (Odd Radio Circles) - "странные радиокруги", обнаруженные телескопом ASKAP

В конце 2019 года австралийский комплекс радиотелескопов ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) — один из самых чувствительных в мире — обнаружил три странных круговых объекта, когда собирал данные для составления Эволюционной карты Вселенной (EMU).

Круги радиоизлучения висели в небе как космические дымовие кольца. Астрономы назвали их "странными радиокругами", или "орками" (ORC — Odd Radio Circles).

Сначала ученые думали, что это артефакты, вызванные ошибками при программной обработке, но вскоре реальность орков подтвердили и другие радиотелескопы. Ничего подобного астрономы раньше не находили. Объекты видны только в радиоволнах и не обнаруживаются в рентгеновском, оптическом или инфракрасном диапазонах.

Исследователи из проекта EMU проверили весь объем данных ASKAP и нашли еще множество радиокругов. По оценкам авторов, в небе находятся около тысячи ORC.

Пока ученые только делают предположения о возможном происхождении загадочных объектов. Неизвестно даже на каком расстоянии от Земли они находятся — в нашей Галактике или далеко во Вселенной. Соответственно, неизвестен и их размер — возможно, они имеют несколько световых лет в поперечнике, а возможно, — миллионы лет.

В своей статье авторы перечисляют то, чем точно не могут быть странные радиокруги. По мнению исследователей, это не остатки сверхновой — они расположены вдали от большинства звезд Млечного Пути, и их слишком много.

Это не области звездообразования, так как рядом нет никаких галактик.

Вряд ли это "лепестки" радигалактик, созданные струями электронов, вырывающимися из окрестностей сверхмассивной черной дыры — орки отчетливо круглые, в отличие от запутанных облаков радиогалактик.

Не похожи они и на кольца Эйнштейна, в которых радиоволны из далекой галактики изгибаются в круг под действием гравитационного поля скопления галактик, — радиокруги слишком симметричны и у них нет кластера в центре.

Сейчас ученые ищут по всему миру радиотелескопы, которые смогли бы продолжить наблюдения за странными радиокругами, чтобы в конечном итоге найти ответ на вопрос об их происхождении.

"Это непростая работа, потому что сигналы от ORC очень слабые и их трудно найти. Наша команда проводит мозговой штурм, надеясь на момент эврики, когда у кого-то из нас или, возможно, у кого-то еще внезапно появится вспышка озарения, которая решит загадку, — сказал в интервью изданию The Conversation первый автор статьи, профессор Университета Западного Сиднея Рэй Норрис (Ray Norris). — Для нас это захватывающее время. Большинство астрономических исследований направлено на уточнение наших знаний о Вселенной или проверку теорий. Очень редко нам приходится наткнуться на новый тип объекта, которого никто раньше не видел, и попытаться выяснить, что это такое".

В качестве рабочей версии ученые предполагают, что странные радиокруги — это ударные волны от взрывов в далеких галактиках, быстрых радиовсплесков или столкновений нейтронной звезды и черной дыры.

via

© Иллюстрация РИА Новости . Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF, Depositphotos/JohanSwanepoel

Происхождение быстрых радиовсплесков — очень ярких электромагнитных импульсов — пока не известно, хотя гипотез множество. В этом году ученые впервые обнаружили такой источник в нашей Галактике. Им оказался магнетар — нейтронная звезда. Поможет ли это открытие разгадать природу феномена, разбиралось РИА Новости.

Ближайший к Земле

В 2007 году американские ученые Дункан Лоример и его аспирант Дэвид Наркевич анализировали архивные записи наблюдений за пульсаром, сделанные радиотелескопом обсерватории Parks. И выявили непонятные пики кратковременной активности, которую вызывают только очень мощные выбросы энергии.

Феномен назвали всплеском Лоримера. Термин "быстрые радиовсплески" (Fast Radio Bursts — FRB) закрепился позже.

"Лоример единственный в мире верил, что это не какая-то помеха, а реальное физическое явление, в целом же к идее относились скептически. Прошло много лет, ученые открыли другие быстрые радиовсплески, и мнение изменилось", — говорит Александр Родин из Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО), руководитель проекта по исследованию FRB.

До недавнего времени специалисты фиксировали немногим больше 150 быстрых радиовсплесков, в основном внегалактических. Но в апреле этого года первый такой импульс обнаружили внутри Млечного Пути. В каталоге он значится как FRB 200428.

Сразу несколько научных групп проследили его до объекта SGR 1935+2154 в созвездии Лисичка в 30 тысячах световых лет от нас. Это магнетар, компактная бешено вращающаяся нейтронная звезда с очень сильным магнитным полем и мощнейшими выбросами гамма- и рентгеновского излучения. Исследователи предполагают, что магнетар как раз и есть источник быстрых радиовсплесков, причем периодически повторяющихся. Три статьи, опубликованные в британском журнале Nature (статья 1, статья 2, статья 3)., рассказывают о значимости открытия.

Пущинские ученые тоже зафиксировали FRB 200428 от магнетара SGR 1935+2154, о чем 17 ноября выпустили астротелеграмму. Максимальную активность наблюдали в октябре. Открытие сделала Виктория Федорова, младший научный сотрудник ПРАО, проанализировав архивные данные радиотелескопа "Большая сканирующая антенна" на частоте 111 мегагерц.

"По факту, это самый чувствительный в мире радиотелескоп в своем диапазоне, — поясняет Родин. — Обладая таким мощным инструментом, в 2017 году мы запустили собственный проект по поиску FRB".

Всего в Пущино обнаружили 11 быстрых радиовсплесков, еще один ждет подтверждения.

CC BY-SA 4.0 / Jabberwocky (cropped) /

Радиотелескоп БСА Пущинской радиоастрономической обсерватории. С 2017 года его данные служат для поиска быстрых радиовсплесков

Натолкнулся на препятствие

Астрономы шутят: гипотез о природе явления больше, чем самих радиовсплесков. Звучали даже предположения, что это отголоски двигателей инопланетных кораблей. Но сейчас искусственное происхождение FRB всерьез никто не рассматривает.

"Обычно быстрые радиовсплески связывают с выбросами плазмы, которая попадает в конус излучения пульсара и вспыхивает. Допускаю, что причина тому — астероиды, которые пролетают через конусы и там сгорают. В общем, о механизмах говорить рано, надо набрать статистику", — отмечает Александр Родин.

После открытия галактического FRB 200428 основной гипотезой станет рождение быстрых радиовсплесков в атмосфере магнетаров. "Хотя это не отменяет другие версии", — уточняет астрофизик.

Осторожно о возможных механизмах явления высказывается Дмитрий Левков из Института ядерных исследований РАН.

"Гипотеза о магнетарах интересна, но светимость FRB на два порядка выше, чем у самых ярких выбросов этих источников. Откуда гипервспышки, никто не знает. Надо построить модель, которая объясняла бы все наблюдательные данные. Ответов пока нет", — говорит Левков.

В октябре вместе с коллегами он опубликовал на Arxiv.org статью, где описал обнаруженную периодическую структуру у внегалактического FRB 121102. Радиовсплеск приходит со стороны карликовой галактики, расположенной на расстоянии гигапарсека, что уже сравнимо с размером наблюдаемой части Вселенной. Это один из немногих повторяющихся FRB.

"Сигнал поступает на разных частотах сразу. Значит, можно изучить зависимость его интенсивности от частоты, что мы и сделали. Оказалось, есть периодичность — как если бы мы получали сигналы от радиостанций, работающих через каждые сто мегагерц", — объясняет ученый.

Авторы работы полагают, что такая картина типична для явления дифракции — расщепления сигнала на две части, которые огибают препятствие и сливаются вновь (интерферируют). Так происходит со светом в двухщелевом опыте, только сейчас речь о радиоволне.

Вопрос в том, что же расщепило FRB 121102.

"Возможно, черная дыра с массой на четыре порядка меньше солнечной, — рассуждает Левков. — Такие маленькие реликтовые дыры могли образоваться на заре существования Вселенной. Другой вариант — облако плазмы: оно тоже служит линзой, расщепляющей радиоволну на две".

Ученые уверены: их открытие поможет исследовать не только необычные космические объекты, но и распределение материи в галактиках. Однако для подтверждения необходимо получить данные других научных групп.

Источник: ria.ru

Эта книга во многом хороша, и в литературном, и в около-научном филосовском плане (по крайней мере на уровне гипотез) - да и сюжет заставляет читать трилогию на одном дыхании.