16 липня 2022, 07:53
Пульс космосу. Вчені виявили дивний сигнал, який допоможе вирішити головну проблему космології
Науковці дедалі частіше кажуть про швидкі радіоспалахи — це короткі і неймовірно інтенсивні радіохвилі. Ці сигнали цікаві тим, що за секунду вони видають стільки ж енергії, скільки наше Сонце видає за кілька днів.
Більшість подібних радіоімпульків тривають лише декілька мілісекунд, проте новий сигнал — FRB 20191221A — розтягнувся на цілих три секунди, а також має певний повторюваний патерн, яким він досягає Землі.
«Це дуже незвично. Він був не просто тривалим, а й періодичним, з дивовижною точністю, випромінюючи кожну частку секунди — бум, бум, бум — ніби це серцебиття. Це перший випадок, коли сигнал сам по собі є періодичним», — каже Даніеле Мічіллі із Массачусетського технологічного інституту. Він був одним із науковців, які вивчали FRB 20191221A: їх дослідження опубліковано в журналі Nature.
Що таке швидкі радіоспалахи
Передплатіть, щоб прочитати повністю
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Вперше швидкі радіоспалахи виявили 2007 року — і ось, за 15 років, вчені поступово дістаються розгадки головної таємниці: що саме є їхнім джерелом?
Найцікавіше та важливіше, що ми знаємо про них, НВ розповідав у цьому матеріалі. Більшість учених впевнені — розгадка таємниці швидких радіоспалахів допоможе нам стати на крок ближче до розгадки нагальних питань, які стосуються нашого Всесвіту.
Умовно швидкі радіоспалахи можна розділити на два типи — ті, які відбуваються один раз, і ті, що повторюються регулярно. Другі — велика рідкість (принаймні вчені фіксують їх не так часто, проте очевидно, що зараз вони не мають змоги стежити за всіма ділянками неба в пошуках цих радіоімпульсів).
Насправді швидкі радіоспалахи — явище далеко не рідкісне. Наприклад, за 12 місяців у період з 2018 по 2019 рік, вчені, які працюють з радіотелескопом Канадського експерименту з картування інтенсивності водню (CHIME), зафіксували понад 500 швидких радіоспалахів. При цьому за понад десять років попередніх досліджень дослідники зафіксували лише близько сотні подібних сигналів.
Вочевидь, справа тут не в тому, що в космосі різко виникли сотник нових об'єктів, які видають подібні радіоімпульси. Справа лише в наших «очах», які вивчають цей космос — що технологічнішими будуть наші радіотелескопи, то більше швидких радіоспалахів вони зможуть фіксувати.
Нині вчені мають кілька гіпотез, що саме може бути джерелом подібних сигналів: зірки в нашій галактиці; народження або «останні моменти життя» чорної діри; нейтронні зірки та/або їх злиття; магнетари — найпотужніші магніти у Всесвіті.
Є також припущення астрофізика Аві Леба, відомого своєю цікавістю до пояснення усього невідомого для нас — інопланетянами. Викреслювати цей варіант ми, звісно, не маємо права, але більшість учених все ж таки ставляться до його гіпотези досить скептично.
Космічні маяки
Насправді Мічіллі, стверджуючи, що вивчений ними радіоспалах є унікальним з погляду його повторюваності, дещо лукавить. FRB 20191221A дійсно унікальний завдяки своїй тривалості, проте це точно не перший радіоімпульс, який виходить із космосу на регулярній основі.
Найпершим швидким радіоспалахом, що повторюється, зафіксований вченими, вважається сигнал FRB 121102 — вперше про нього заговорили ще в 2012 році. Дослідження показали, що він знаходиться в екстремальних умовах далекої галактики на відстані близько 3 млрд світлових років від Землі. Період його «роботи» — приблизно 0,1 секунди.
Після цього вчені знайшли близько десятка швидких радіоспалахівсків, що повторюються.
Наприклад, НВ писав про сигнал FRB 20190520B, який став другим швидким радіоспалахом, що не просто повторюється, а існує протягом тривалого часу. Дослідники вважають, що він виходить із молодої далекої молодої карликової галактики — надзвичайно активного та хаотичного місця, де народжуються тисячі зірок, перетягуючи своєю гравітацією пилові та газові хмари різнобіч.
FRB 20180916B — ще один повторюваний радіосигнал. Вчені, які вивчили його, вважають, що він знаходиться в чистому середовищі, а його джерелом є магнетар — нейтронна зірка з надзвичайно сильним магнітним полем. Цей сигнал цікавий тим, що «блимає», здавалося б, випадково, без будь-якого патерну, проте при цьому він має свій 16-денний цикл «роботи»: 4 дні активності та 12 днів тиші.
Сигнал FRB 20191221A відрізняється від інших швидких радіоспалахів, що повторюються, не тільки своєю тривалістю в цілих 3 секунди, але і дивовижною періодичністю. Це дає вченим сподіватися, що його можна буде використати як «астрофізичний годинник», що допоможе нам визначити швидкість розширення Всесвіту.
Оскільки частота цього спалаху змінюватиметься в міру видалення джерела Землі, зміни його частоти можна використати для вирішення однієї з головних проблем космології і нарешті визначити швидкість розширення Всесвіту. Це можна буде зробити через те, що джерело швидкого радіоспалаху постійно віддалятиметься від Землі — і за зміною його періодичності вчені зуміють визначити швидкість, з якою він несеться в далечінь
Однак ми досі не уявляємо, що саме є джерелом швидких радіоспалахів. Мічіллі зазначає, що у Всесвіті не так багато об'єктів, які могли б випускати подібні «чітко періодичні сигнали», як FRB 20191221A.
«У нашій галактиці це можуть бути пульсари та магнетари, які видають променеве випромінювання, подібне до маяка, завдяки своєму обертанню. Ми вважаємо, що цей новий сигнал може бути магнітаром чи пульсаром на стероїдах», — каже вчений. Спостереження показали, що, швидше за все, об'єкт знаходиться у хмарі гарячої та дуже неспокійної плазми.
Мічіллі сподівається, що незабаром їм вдасться розгадати загадку швидких радіоспалахів. Він упевнений — це відкриє великі можливості перед астрофізиками в майбутньому, адже ці сигнали можуть стати нашими новими космічними маяками, які освітлять нам кожен куточок нашого Всесвіту.