Астрономы зафиксировали самый удалённый из известных быстрых радиовсплесков — кратчайших по времени, но мощнейших по энергии сигналов во Вселенной. Его источник находился на расстоянии более 11 млрд световых лет и излучил, когда Вселенной было всего около 3 млрд лет. Открытие позволяет исследовать, как распределено вещество и как формировались галактики в эпоху пика звездообразования.
Всплеск, получивший обозначение FRB 20240304B, зарегистрировал 4 марта 2024 года радиоинтерферометр MeerKAT в Южной Африке. Быстрые радиовсплески (FRB) длятся всего миллисекунды, но за это время выделяют энергию, сопоставимую с тем, что Солнце излучает за годы. Их радиоволны по пути к Земле рассеиваются свободными электронами, и эта дисперсия — своеобразный «отпечаток» расстояния. Для FRB 20240304B измеренная дисперсия составила 2458 ± 5 пк см-3, что сразу указывало на крайне далёкий источник.
Чтобы уточнить, где именно произошёл всплеск, команда использовала космический телескоп «Джеймс Уэбб». Камера NIRCam выявила крошечную, слабо светящуюся галактику, а спектрограф NIRSpec позволил измерить её красное смещение: z = 2,148 ± 0,001. Это в два раза дальше, чем у предыдущих точно локализованных FRB, и соответствует эпохе, когда темп звездообразования во Вселенной был максимальным.
Галактика, породившая всплеск, оказалась компактной, маломассивной (~107 масс Солнца) и активно формирующей звёзды. Такие условия соответствуют сценариям, в которых FRB возникают от молодых магнитаров — нейтронных звёзд с экстремально сильным магнитным полем. «Молодые, быстро вращающиеся магнитары могут появляться уже через несколько миллионов лет после вспышки сверхновой, поэтому они способны производить FRB в относительно юных галактиках», — поясняют авторы.
Путь радиосигнала оказался особенно интересным для космологов. Он прошёл через скопление Девы и группу галактик на красном смещении z ≈ 0,311, что позволило изучить структуру магнитных полей на гигапарсековых масштабах. Поляризация сигнала показала сложное взаимодействие магнитных полей и межгалактической плазмы.
Наблюдение FRB 20240304B открывает возможность исследовать распределение «скрытой» барионной материи во Вселенной за 80% её истории. Ранее такие измерения охватывали лишь примерно половину космического времени. По словам команды, будущие радиотелескопы нового поколения, такие как SKA, смогут находить сотни подобных далёких FRB, используя их как «маяки» для картографирования межгалактического вещества.