Астрономы отследили один из самых мощных и далеких быстрых радиовсплесков, когда-либо обнаруженных, до его необычного космического дома: редкой "куче-подобной" группе галактик. Это неожиданное открытие может пролить свет на то, что вызывает загадочные всплески радиоволн, которые многие годы сбивали с толку ученых.
Интенсивный сигнал, названный FRB 20220610A, был впервые обнаружен 10 июня 2022 года и преодолел 8 миллиардов световых лет, чтобы достичь Земли. Световой год - это расстояние, которое проходит свет за один год, или 5,88 триллиона миль (9,46 триллиона километров).
Быстрые радиовсплески, или FRB, представляют собой интенсивные всплески радиоволн длительностью несколько миллисекунд с неизвестным происхождением. Первый FRB был обнаружен в 2007 году, и с тех пор были обнаружены сотни этих быстрых космических вспышек, исходящих из далеких точек вселенной.
Этот конкретный быстрый радиовсплеск продолжался менее миллисекунды, но был в четыре раза более энергичен, чем ранее обнаруженные FRB. По предварительному исследованию, опубликованному в октябре, всплеск высвободил эквивалент энергетических выбросов нашего солнца за промежуток в 30 лет.
Многие FRB излучают сверхяркие радиоволны, длительность которых составляет несколько миллисекунд, в лучшем случае, перед тем как исчезнуть, что делает их сложными для наблюдения.
Радиотелескопы доказали свою полезность в отслеживании траекторий этих быстрых космических вспышек, поэтому исследователи использовали радиотелескоп Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) в Западной Австралии и Очень Большой Телескоп Европейского Южного Обсерватории в Чили, чтобы определить место происхождения загадочного всплеска.
Наблюдения привели ученых к гигантской небесной куче, изначально считавшейся одиночной неправильной галактикой или группой из трех взаимодействующих галактик.
Теперь астрономы, используя изображения от телескопа Hubble Space Telescope, выяснили, что быстрый радиовсплеск произошел от группы, состоящей как минимум из семи галактик, так близко расположенных друг к другу, что все они могли бы уместиться внутри Галактики Млечный Путь.
Эти результаты были представлены во вторник на 243-й встрече Американского астрономического общества в Новом Орлеане.
По словам исследователей, галактики в этой группе кажутся взаимодействующими и даже могут находиться в процессе слияния, что, вероятно, могло вызвать быстрый радиовсплеск.
"Без изображений от Hubble, осталось бы загадкой, произошел ли этот FRB из одной монолитной галактики или из какой-то взаимодействующей системы," - сказала ведущий автор исследования Алекса Гордон, аспирантка по астрономии в колледже искусств и наук Вайнберга Университета Нортвестерн, в заявлении. "Именно эти типы окружающей среды - эти странные - заставляют нас стремиться к лучшему пониманию загадки FRB".
Группа галактик, известная как компактная группа, исключительна и представляет собой пример "самых плотных галактических структур, о которых мы знаем", сказал соавтор исследования Вэн-фай Фонг, доцент физики и астрономии в Нортвестерн и научный руководитель Гордон.
По мере взаимодействия галактик они могут вызвать всплески звездообразования, что, возможно, связано с всплеском, добавила Гордон.
До сих пор быстрые радиовсплески в основном отслеживались до изолированных галактик, но астрономы также обнаружили их в глобулярных скоплениях и теперь в компактных группах, сказала Гордон.
"Нам просто нужно продолжать находить больше этих FRB, как близко, так и далеко, и во всех этих разных типах окружающей среды", - сказала она.
Исследование происхождения быстрых радиовсплесков
Почти тысяча быстрых радиовсплесков была обнаружена с момента их первого обнаружения около двух десятилетий назад, но астрономы до сих пор не уверены в том, что вызывает эти всплески.
Но многие согласны в том, что компактные объекты, такие как черные дыры или нейтронные звезды - плотные остатки взорвавшихся звезд, скорее всего, участвуют. Магнетары, или высокомагнитные звезды, могут быть корневой причиной быстрых радиовсплесков, согласно последним исследованиям.
Понимание того, откуда происходят быстрые радиовсплески, может помочь астрономам узнать больше о том, что является основной причиной, по которой они направляются через вселенную.
"Несмотря на сотни событий FRB, обнаруженных до настоящего времени, только малая их доля была установлена в свои родительские галактики," - сказал соавтор исследования Юксин Вик Донг в заявлении. "Внутри этой небольшой доли только несколько произошли в плотной галактической среде, но ни один из них не был замечен в такой компактной группе. Поэтому его место рождения действительно уникально". Донг - стипендиат Государственного научного фонда и аспирант по астрономии в лаборатории Фонга в Нортвестерне.
Дополнительные узнаемые сведения о быстрых радиовсплесках также могут привести к открытию новых фактов о природе вселенной. По мере того, как всплески перемещаются через космос миллиарды лет, они взаимодействуют с космическим материалом.
"Радиоволны, в частности, чувствительны к любому промежуточному материалу вдоль линии взгляда - от места FRB до нас," - сказал Фонг. "Это означает, что волны должны пройти через любое облако материала вокруг места FRB, через его галактику-хозяина, через вселенную и, наконец, через Млечный Путь. Из задержки в сигнале FRB мы можем измерить сумму всех этих вкладов".
Астрономы ожидают всё более чувствительных методов обнаружения быстрых радиовсплесков в будущем, что может привести к обнаружению большего их числа на больших расстояниях, сказала Гордон.
"Мы в конечном итоге пытаемся ответить на вопросы: что их вызывает? Кто их предшественники и откуда они происходят? Наблюдения Хаббла предоставляют потрясающий взгляд на удивительные типы окружающей среды, которые порождают эти загадочные события," - сказал Фонг.
