В астрономии есть такой термин, как быстрые радиовсплески. До недавнего времени этот таинственный вид высокоэнергетических вспышек, исходящих из глубокого космоса, ставил в тупик всех ученых. На благодаря последним исследованиям с помощью мощных телескопов и некоторой удачи, астрономы начали разгадывать эту тайну. Два рентгеновских телескопа НАСА долгое время наблюдали за быстрым радиовсплеском (FRB), вырвавшимся из остатка звезды на расстоянии около 30 000 световых лет от нас. Уникальные данные, полученные в ходе этого исследования, могут наконец помочь ученым понять причины возникновения этих высокоэнергетических взрывов.
На протяжении многих лет природа быстрых радиовсплесков оставалась загадкой. Единственные известные на тот момент всплески исходили из других галактик, что делало их недоступными для детального изучения. Несмотря на свою кратковременное действия, FRB могут затмить целые галактики. Из-за непредсказуемого характера этих событий астрономы лишь изредка фиксировали их действие, но так и не получили достаточного количества данных для понимания их возникновения.
Ситуация начала меняться в 2020 году, когда астрономы обнаружили первый повторяющийся быстрый радиовсплеск, получивший название FRB 121102. Вскоре после этого они заметили обнаружили быстрый радиоисточник в нашей собственной галактике. Впервые астрономы смогли проследить происхождение сигнала: он исходил от разновидности нейтронной звезды, называемой магнетаром. Именно этот источник быстрого радиовсплеска под названием SGR 1935+2154, стал предметом последнего исследования НАСА.
Новое исследование стало возможным только потому, что НАСА направило на этот объект два современных рентгеновских телескопа. NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) находится на Международной космической станции, а NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) — на низкой околоземной орбите. Наблюдая за магнетаром, телескопы записали несколько часов данных до и после всплеска FRB, который произошел в октябре 2022 года.
Магнетар отличается от обычной нейтронной звезды своим невероятно мощным магнитным полем. Они также вращаются с высокой скоростью, подобно другому типу нейтронных звезд, известным как пульсар. Перед радиовсплеском магнетар SGR 1935+2154 начал испускать более высокие уровни рентгеновского и гамма-излучения. Их зарегистрировали несколько приборов, находящихся на земных обсерваториях. Именно это побудило НАСА направить NICER и NuSTAR на этот космический объект.
NICER – это ящикообразный модуль в центре этого изображения, расположенный на внешней стороне МКС. (Источник: НАСА)
По данным НАСА, всплеск произошел между двумя «сбоями» во вращении магнетара, во время которых скорость его вращения заметно увеличилась. До этого момента объект, всего 20 километров в диаметре, вращался с частотой 3,2 оборота в секунду, но после FRB значительно ускорился. Авторы исследования были шокированы, увидев это, поскольку такое ускорение требует огромного количества энергии. Кроме того, всего через девять часов после вспышки скорость вращения замедлилась до скорости, которая была до вспышки. Такая скорость изменений в 100 раз быстрее, чем наблюдалось ранее у магнетара.
Интересно, что у рентгеновских и гамма-лучей перед вспышкой было достаточно энергии, чтобы создать FRB, но этого не произошло. Что-то другое произошло во время этого раннего периода замедления, что изменило условия и подготовило почву для всплеска. Исследователи также предполагают, что этому, вероятно, способствовала невероятная плотность нейтронной звезды, когда некоторые части ее внутреннего пространства сжаты в так называемую сверхтекучую жидкость. Вполне возможно, что внутренняя сверхтекучая и внешняя твердая оболочки рассинхронизируются при вращении магнетара. Этот сбой может быть вызван трещиной на поверхности, которая приводит к замедлению и быстрому перераспределению энергии.
Данное исследование проливает свет на быстрые радиовсплески как никогда прежде, но говорить о полном понимании этого явления пока рано. "Мы, без сомнения, наблюдали за чем-то очень важным для нашего понимания быстрых радиовсплесков", - сообщил Джордж Юнес, сотрудник отдела NICER, специалист по магнетарам. "Но я думаю, что нам все еще нужно гораздо больше данных, чтобы полностью разгадать эту тайну".