Профессор астрофизики Бин Чжан из Университета Невады в Лас-Вегасе (США) предложил «единый сценарий для объяснения разнообразных наблюдаемых быстрых радиоимпульсов». Его исследование — одно из многих, посвященных таинственным космическим вспышкам, иногда связываемым с некими «инопланетными» сигналами. «Лента.ру» рассказывает о работе астрофизика и прогрессе в изучении быстрых радиоимпульсов.
Быстрый радиоимпульс длится несколько миллисекунд и сопровождается выбросом в космическое пространство огромной энергии — такой, какую Солнце испускает в течение нескольких десятков тысяч лет.
Первый быстрый радиоимпульс детектирован в 2001 году радиотелескопом «Паркс» Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии, однако данные с него были обработаны только к 2007 году. В настоящее время подтверждено около 20 радиоимпульсов. Шесть из них, как стало известно в декабре минувшего года, пришли от одного источника — периферии карликовой галактики, расположенной в созвездии Возничего на расстоянии не менее трех миллиардов световых лет от Земли.
Пять сигналов FRB 121102 (Fast Radio Burst) обнаружены радиотелескопом «Грин-Бэнк», один — обсерваторией «Аресибо». Локализовать их удалось при помощи радиоинтерферометров VLBA (Very Long Baseline Array) и EVN (European VLBI Network), а также гавайского телескопа обсерватории «Джемини». Исследованию посвящены сразу три статьи. Первая, основная, опубликована в журнале Nature, две другие — в The Astrophysical Journal Letters.
В диаметре карликовая галактика достигает 13 тысяч световых лет, она тяжелее Солнца в 40-70 миллионов раз, но в 10 раз меньше и в тысячу раз легче Млечного Пути. В оптическом спектре ядро звездного скопления не демонстрирует заметной активности. Авторы исследований отмечают, что наиболее вероятное происхождение быстрых радиоимпульсов — из активного ядра галактики или взрыв сверхновой звезды, то есть разрушение светила под действием гравитации, сопровождающееся образованием плотного ядра (нейтронной звезды) и сбрасыванием в окружающее пространство окружающей его оболочки.
«Наши наблюдения не согласуются с быстрым радиовсплеском галактического происхождения или расположенным в видимой области звездообразования галактики. Источник соотносится с активным ядром галактики, отличающимся низкой светимостью, или ранее неизвестным типом внегалактических источников», — указывают авторы в Nature. Это не противоречит современным моделям, предполагающим, что в карликовых галактиках интенсивно идет процесс рождения крупных звезд, что как раз и заканчивается взрывом сверхновой.
Радиотелескоп «Грин-Бэнк» в Западной Вирджинии
Фото: Chris Dorst / AP
Именно недавняя локализация источника быстрых радиовсплесков, вероятно, вызвала ажиотаж вокруг «инопланетных» сигналов. Только за первые две недели 2017 года в библиотеке электронных препринтов arXiv.org появилось более 10 публикаций, напрямую посвященных быстрым радиоимпульсам. Это примерно столько же, сколько на эту тему написали за последние два месяца 2016 года.
Из всех этих работ исследование Чжана выделяется попыткой единообразного описания природы быстрых радиоимпульсов. Астрофизик из Университета Невады предложил общую модель генерации сигнала и рассмотрел самые интересные частные случаи. Быстрый радиоимпульс, согласно теории Чжана, образуется в результате взаимодействия космического излучения с магнитосферой быстро вращающейся нейтронной звезды (пульсара). В его концепции быстрый радиоимпульс — своего рода выброс от так называемого космического гребня.
Под «космическим гребнем» Чжан понимает особую поверхность, формирующуюся магнитосферой пульсара и набегающим на нее потоком космического излучения. Гребень образуется, когда давление излучения превышает давление магнитосферы. Частицы, летящие от пульсара, и космическое излучение интенсивно разгоняются вдоль гребня, что и регистрируется приборами на Земле. Источником интенсивного космического излучения может быть взорвавшаяся сверхновая или активное ядро галактики.
Чжан предложил конкретные объяснения природы трех быстрых радиовсплесков — FRB 150418, FRB 131104 и FRB 121102. Первый сигнал, как полагает ученый, возник из-за взаимодействия чрезвычайно близко расположенных, на расстоянии менее 0,3 светового года друг от друга, сверхмассивной черной дыры и пульсара. Второй сигнал, рентгеновский FRB 131104, — вероятнее всего, результат взаимодействия источника гамма-всплеска и пульсара. Третий быстрый радиоимпульс, FRB 121102, по Чжану, возник из-за многократного «причесывания» нестационарного потока излучения остатков сверхновой, достигшего магнитосферу пульсара.
Возможное строение звезды перед взрывом
Изображение: U.Hwang & J.Laming / GSFC / CXC / NASA
Не все ученые согласны с тем, что у быстрых радиоимпульсов общий источник и одинаковая природа, допускающая единообразное описание. Дерек Фокс из Университета штата Пенсильвания (США) полагает, что FRB 131104 значительно отличается от FRB 121102: он в миллиарды раз энергичнее, так как наблюдался не только в радиодиапазоне, но и в течение нескольких минут в рентгеновском диапазоне. Скорее всего, источник FRB 121102 находится на расстоянии около 10 миллиардов световых лет от Земли.
Астрофизик не сомневается, что нечто, породившее столь сильный импульс, уже не существует и таким образом не сможет воспроизвести сигнал. Это означает, как отмечает Фокс, что имеются как минимум два типа быстрых радиоимпульсов, один из которых — разовый. Открытие рентгеновского излучения, сопровождающего FRB 131104, позволяет привлечь к изучению необычного явления рентгеновские орбитальные обсерватории, прежде всего Swift.
Продолжают выдвигаться и экстраординарные гипотезы. В частности, астрономы из Гарвардского университета (США) отмечают, что наблюдаемые параметры быстрых радиовсплесков подходят для разгона в космическом пространстве кораблей на световых парусах. Зная о локализации FRB 131104, уже оценили время, через которое подобные импульсы, исходящие из Млечного Пути, зарегистрируют на Земле. Это должно произойти в течение ближайших 300 лет, а источник сигнала будет расположен на расстоянии 30-60 тысяч световых лет от планеты.
Все же для объяснения быстрых радиоимпульсов проще обойтись без инопланетных цивилизаций. Новые гипотезы, выдвигаемые учеными, допускают, что источником FRB 121102 могут быть и экзотические объекты, в частности некое «ядро деформированной галактики» или «обособленная черная дыра». В любом случае быстрые радиоимпульсы представляют собой новое астрофизическое явление.