С 2007 года, когда впервые были обнаружены загадочные быстрые радиовсплески, ученые постоянно ищут ответ на вопрос, что является источником этих чрезвычайно коротких и сильных сигналов, которых за последние 15 лет зарегистрировано более 600. До сих пор объяснение их тайны ускользало от исследователей. Однако теперь в данных наблюдений обнаружено событие, которое может объяснить и эту загадку.
25 апреля 2019 года один из трех детекторов LIGO, используемых для обнаружения гравитационных волн, проходящих через Землю, зарегистрировал рябь в пространстве-времени, которая могла возникнуть в результате какого-то отдаленного катаклизма в далеком космосе. Менее чем через три часа, как выяснилось, другие детекторы в других частях мира зафиксировали быстрый радиовсплеск, исходящий примерно из того же участка неба, что и гравитационные волны. Хотя это могло быть совпадением, исследователи решили посмотреть на оба этих сигнала одновременно.
В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые указывают, что за оба сигнала может отвечать одно и то же событие, в данном случае столкновение двух нейтронных звезд. Подтверждение этого факта требует некоторой работы, но шансы очень высоки.
Одной из проблем, которая затрудняет четкую идентификацию, является тот факт, что только один из трех детекторов LIGO зарегистрировал сигнал. Это автоматически делает невозможным точное определение (с помощью стандартной триангуляции сигналов) местоположения источника гравитационных волн.
Быстрые радиовсплески (FRB) — это, в свою очередь, буквально миллисекундные радиосигналы, источник которых изначально искали в основном за пределами нашей галактики. Ученые, пытающиеся объяснить их происхождение, на протяжении многих лет пришли к выводу, что одним из наиболее вероятных источников таких всплесков являются магнетары, т.е. сильно намагниченные нейтронные звезды, в том числе обнаруженные в нашей галактике. Однако пока остается проблемой определить процесс, приводящий к излучению сигнала. Более того, ученые давно подозревали, что к излучению быстрых радиовсплесков могут приводить несколько различных процессов, поскольку некоторые из них происходят один раз, а другие регулярно повторяются.
Подозреваемый: столкновение двух нейтронных звезд.
В поисках альтернативного объяснения радиовсплесков ученые некоторое время назад решили посмотреть, может ли столкновение двух нейтронных звезд, чрезвычайно плотных остатков массивных звезд, взорвавшихся как сверхновые, привести к излучению быстрого радиовсплеска. В то время уже было известно, что такое столкновение непременно будет связано с излучением сильных гравитационных волн.
Итак, чтобы увидеть, сопровождается ли один сигнал (гравитационные волны) вторым (FRB), команда под руководством Александры Мориану из Университета Западной Австралии в Перте решила провести поиск по данным, собранным детектором гравитационных волн LIGO и канадским CHIME. детектор быстрых радиовсплесков, расположенный в Британской Колумбии, Канада. Идея оказалась удачной. Анализ показал, что 25 апреля 2019 года Земли достигли гравитационные волны от столкновения двух нейтронных звезд (зарегистрированных под номером GW190425) и быстрой радиовспышки FRB20190425A. Оба этих сигнала достигли нашей планеты с разницей всего в 2,5 часа. Как будто этого было недостаточно, оба сигнала пришли примерно с одинакового расстояния от Земли, которое оценивается примерно в 370 миллионов световых лет.
Столкновение двух нейтронных звезд могло привести к появлению интересного объекта.
Одна из теорий состоит в том, что столкновение двух достаточно массивных нейтронных звезд может привести к образованию одной более крупной нейтронной звезды, которая колеблется на грани стабильности в течение нескольких часов, прежде чем окончательно схлопнуться в черную дыру. По мнению исследователей, в таком случае быстрая радиовспышка будет излучаться с задержкой по отношению к гравитационным волнам, излучаемым при самом столкновении. Так было и в случае столкновения, зафиксированного в 2019 году. Расчеты показывают, что нейтронная звезда, которая могла образоваться при этом столкновении, имела массу в 3,4 раза больше массы Солнца. Это удивительная информация, ведь самый массивный объект этого типа до сих пор имел массу 2,35 массы Солнца, а теория говорит, что нейтронная звезда теряет устойчивость около 3 масс Солнца.
Вот и получается, что детекторы гравитационных волн и быстрых радиовсплесков могут открыть нам окно для открытия увлекательных космических объектов, о существовании которых еще не упоминали даже теоретики.