Добавить в корзинуПозвонить
Найти в Дзене
Наука без скуки

4 загадочных сигнала из космоса: что ученые зафиксировали дважды из одной точки

Космос редко дает второй шанс. Поэтому повторный сигнал из той же точки всегда звучит почти как улика. Вы, наверное, видели такие заголовки: «таинственный сигнал из глубин Вселенной повторился». В голове сразу всплывает версия: кто-то там передает сообщения. Но я бы не стал начинать с инопланетян. Не потому что это скучно, а потому что реальный научный детектив гораздо изящнее. Речь о быстрых радиовсплесках - FRB.
Это короткие радиоимпульсы, обычно доли секунды или миллисекунды, которые прилетают к Земле с космологических расстояний в миллиарды световых лет.
Долгое время их считали возможными следами разовых катастроф: слияния звезд, гибели компактных объектов, чего-то, что вспыхнуло и исчезло. Но так случилось, что некоторые сигналы стали возвращаться. Из той же области неба. С той же «подписью». И первая версия о следах разовых катастроф начала разваливаться. Первый важный «нарушитель» получил сухое имя FRB 121102.
Его сигналы уловил радиотелескоп Arecibo 2 ноября 2012 года. А поз
Оглавление

Космос редко дает второй шанс. Поэтому повторный сигнал из той же точки всегда звучит почти как улика.

Вы, наверное, видели такие заголовки: «таинственный сигнал из глубин Вселенной повторился». В голове сразу всплывает версия: кто-то там передает сообщения.

Но я бы не стал начинать с инопланетян. Не потому что это скучно, а потому что реальный научный детектив гораздо изящнее.

Быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts, FRB) - одно из самых таинственных явлений, в которых пробуют разобраться астрономы. Изображение: Татьяна Соловьева. Источник: naked-science.ru
Быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts, FRB) - одно из самых таинственных явлений, в которых пробуют разобраться астрономы. Изображение: Татьяна Соловьева. Источник: naked-science.ru

Речь о быстрых радиовсплесках - FRB.
Это короткие радиоимпульсы, обычно доли секунды или миллисекунды, которые прилетают к Земле с космологических расстояний в миллиарды световых лет.
Долгое время их считали возможными следами разовых катастроф: слияния звезд, гибели компактных объектов, чего-то, что вспыхнуло и исчезло.

Но так случилось, что некоторые сигналы стали возвращаться. Из той же области неба. С той же «подписью». И первая версия о следах разовых катастроф начала разваливаться.

Дело №1. Источник, который выжил

Первый важный «нарушитель» получил сухое имя FRB 121102.
Его сигналы уловил радиотелескоп Arecibo 2 ноября 2012 года.

А позже случилось нечто ошеломляющее: в наблюдениях 2015 года Пауль Шольц (Paul Scholz) и коллеги нашли еще десять всплесков коротких радтоимпульсов из того же направления.

Для астрономов это было почти как обнаружить отпечатки пальцев на месте преступления.
Когда источник повторяется, значит, он не не был случайностью при первом всплеске.

В Nature в 2016 году Laura Spitler, Scholz, Jason Hessels и их коллеги так и писали: FRB 121102 однозначно оказался повторяющимся, а его источник «переживает» энергетические события, которые создают всплески.

Разнесенные по всему миру антенны Европейской сети VLBI соединены друг с другом и 305-метровым телескопом Уильяма Э. Гордона в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Вместе они позволили точно определить местоположение FRB121102 в пределах галактики-хозяина. Изображение: Даниэль Футселаар. Источник: sci.news
Разнесенные по всему миру антенны Европейской сети VLBI соединены друг с другом и 305-метровым телескопом Уильяма Э. Гордона в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Вместе они позволили точно определить местоположение FRB121102 в пределах галактики-хозяина. Изображение: Даниэль Футселаар. Источник: sci.news

Расстояние тоже добавило масштаба и грандиозности: позже источник связали с карликовой галактикой примерно в 3 миллиардах световых лет от нас.

Версии? Молодая сильно намагниченная нейтронная звезда, магнетар, источник в плотной плазменной среде, возможно рядом с активной областью звездообразования.

И вот что важно: это было не сообщение! Никаких инопланетян.
Это было доказательство - космос умеет «щелкать» радиовспышками много раз подряд.

Дело №2. Сигнал с расписанием

Следующее дело выглядит еще более странно.

FRB 180916.J0158+65, он же FRB 20180916B, был найден канадским проектом CHIME.
Источник сигнала локализовали в массивной спиральной галактике с красным смещением z = 0,0337, примерно в полумиллиарде световых лет от нас.
Невозможно представить, мы с вами не в курсе, что это за расстояния. На Земле нет таких. Но для FRB это как в соседний двор зайти.

Изображение одного из часто повторяющегося источника быстрых радиовсплесков в представлении художника на разных радиоволнах. Длины волны (красные) приходят через несколько секунд после коротких волн (синие). Источник: naked-science.ru
Изображение одного из часто повторяющегося источника быстрых радиовсплесков в представлении художника на разных радиоволнах. Длины волны (красные) приходят через несколько секунд после коротких волн (синие). Источник: naked-science.ru

В 2020 году команда CHIME/FRB сообщила о периодичности импульсов в 16,35 дня. Из 38 всплесков, записанных с 16 сентября 2018 года по 4 февраля 2020 года, все приходили в пятидневное окно активности, а затем источник снова замолкал.

Согласитесь, звучит почти вызывающе. Не просто «бахнуло дважды», а будто космический маяк открывает форточку по расписанию.

Что это может быть?
Ученые обсуждали разные варианты, и сошлись во мнении, что это может быть не единственный механизм: сам источник может включаться периодически. Его излучение может перекрываться или усиливаться внешней средой. А еще возможно влияние орбитального движения, если рядом есть звезда, черная дыра или плотный ветер вещества.
Точку не поставили. Поиски ведутся.

Задумался, почему вся эта ситуация так будоражит воображение. Не знаю, как вы воспринимаете, но меня удивляет дисциплина сигнала. Случайность ведь редко выглядит так аккуратно.

Иллюстрация двух возможных сценариев, способных объяснить 16-дневный период повторяющегося быстрого радиовсплеска FRB 20180916B. Изображение: CHIME/FRB Collaboration, Nature. Источник: in-space.ru
Иллюстрация двух возможных сценариев, способных объяснить 16-дневный период повторяющегося быстрого радиовсплеска FRB 20180916B. Изображение: CHIME/FRB Collaboration, Nature. Источник: in-space.ru

Дело №3. Источник с «радио фоном»

Третье дело пахнет уже не расписанием, а местом происшествия.

FRB 20190520B был обнаружен китайским радиотелескопом FAST в 2019 году. Причем ворвался он в эфир сразу грубо и ярко: четыре всплеска за первые 24 секунды сканирования.
Потом, с апреля по сентябрь 2020 года, последующие наблюдения поймали еще 75 всплесков за 18 с половиной часов.

Посчитали и расстояние. Красное смещение z = 0,241.
А это, на минуточку, порядка нескольких миллиардов световых лет. Сигнал раздается со стороны карликовой галактики в которой идет активное звездообразование. А там, где рождаются звезды, совсем рядом, - обнаружили компактный постоянный радиоисточник.

Вот она новая улика: не только вспышки, но и будто тлеющий радиослед.
Авторы работы в Nature сравнивали этот объект с FRB 121102: оба повторяются, оба связаны с постоянным радиоизлучением, оба выглядят так, словно живут в сложной намагниченной среде. (Nature)

Динамические спектры и профили всплесков FRB 20190520B (вверху). Оптическое (a), инфракрасное (b) и радиоизображение (c) области неба вблизи положения источника FRB 20190520B (внизу). Источник: nature.com
Динамические спектры и профили всплесков FRB 20190520B (вверху). Оптическое (a), инфракрасное (b) и радиоизображение (c) области неба вблизи положения источника FRB 20190520B (внизу). Источник: nature.com

Версия напрашивается осторожная: молодой магнетар в остатке сверхновой или в плотной туманности. Но есть проблема. Не все повторяющиеся FRB имеют такой «фон». Значит, либо источники бывают разными, либо один и тот же механизм может работать в очень разных декорациях.

А вот это для науки неприятно и прекрасно одновременно. Острое подтверждение: один ключ ко всем дверям не подходит.

Дело №4. Сигнал, который превратился в пулеметную очередь

FRB 20220912A был обнаружен CHIME в 2022 году.
Deep Synoptic Array - современная радиообсерватория, созданная Калифорнийским технологическим институтом (Caltech) в Калифорнии - поймала два быстрых всплеска радиосигналов. 18 и 25 октября 2022 года.

Ученые определили, что сигналы связаны с галактикой PSO J347.2702+48.7066 при красном смещении z = 0,0771, то есть летит он до Земли примерно около миллиарда световых лет.

Со временем источник начал активничать почти неприлично.
В свежей работе 2026 года команда CHIME проанализировала 828 всплесков, зарегистрированных за 200 часов наблюдений в течение полутора лет после открытия. Первые десять недель объект был особенно активен, а потом изменил поведение.

В 2023 году российские ученые В.А. Фёдорова, А.Е. Родин и коллеги описали поиск импульсов FRB 20220912A на частоте 111 МГц на БСА ФИАН - это Большая сканирующая антенна (или Большая синфазная антенна) Физического института им. П. Н. Лебедева РАН.

Ученые сообщили о регистрации импульсов 18 и 30 октября, а также 12 ноября 2022 года, плюс о регистрации всплеска на FAST 28 октября в диапазоне 1–1,5 ГГц.

Фоновое изображение, представляющее собой глубокое оптическое изображение галактики-хозяина FRB 20220912A в R-диапазоне, полученное с помощью телескопа Keck II/ESI. Источник: evlbi.org
Фоновое изображение, представляющее собой глубокое оптическое изображение галактики-хозяина FRB 20220912A в R-диапазоне, полученное с помощью телескопа Keck II/ESI. Источник: evlbi.org

Это не просто «еще один сигнал». Низкочастотные наблюдения помогают понять, как всплеск проходит через плазму между источником и Землей.
А значит, по искажению сигнала можно изучать не только сам «двигатель», но и среду вокруг него.

Версии снова крутятся вокруг магнетара. Но данные по FRB 20220912A показывают - среда может быть сравнительно «чистой», а поляризация и форма всплесков все равно остаются сложными. То есть магнетарная гипотеза сильная, но не волшебная отмычка.

Магнетарная гипотеза - это астрофизическая теория, объясняющая природу мощных космических явлений (например, вспышек сверхновых и быстрых радиовсплесков).
В ее основе лежит концепция магнетаров - нейтронных звезд с колоссальными магнитными полями, которые выступают главным источником выделяемой энергии.

Почему повтор важнее самого сигнала

Теперь можно собрать четыре дела в одно производство:

  • FRB 121102 доказал - источник может пережить всплеск.
  • FRB 180916 добавил намек на расписание, периодичность сигналов.
  • FRB 20190520B показал плотную и, возможно, молодую среду с постоянным радиоисточником.
  • FRB 20220912A устроил шквал повторов и дал редкий материал, в том числе для российских наблюдений на БСА ФИАН.

И знаете что, загадка явления в том, что повторяющиеся источники оказались слишком разными.

Радиотелескоп ASKAP CSIRO измеряет задержку между длинами волн быстрого радиовсплеска, позволяя астрономам вычислять плотность отсутствующего вещества. Фото: ICRAR and CSIRO/Alex Cherney. Источник: in-space.ru
Радиотелескоп ASKAP CSIRO измеряет задержку между длинами волн быстрого радиовсплеска, позволяя астрономам вычислять плотность отсутствующего вещества. Фото: ICRAR and CSIRO/Alex Cherney. Источник: in-space.ru

Если бы все они были одинаковыми, скорее всего был бы сделан вывод: хорошо, это магнетары одного типа. Просто один живет в карликовой галактике с плотной средой. Другой сидит в спиральной галактике почти рядом и пульсирует в окне активности. Третий - окружен постоянным радиоисточником. Ну а четвертый - внезапно выдает сотни всплесков и меняет активность.

Но вот беда, космос не прислал нам четыре одинаковые открытки. Он оставил четыре разных свидетельства..

Именно поэтому быстрые радиовсплески (FRB) так ценны. Они заставляют астрофизиков проверять, где заканчивается один механизм и начинается другой.
А заодно учат осторожности: самый соблазнительный ответ почти всегда приходит первым, но редко оказывается последним.

В следующем материале хочу обсудить с вами уже земную странность: Места на Земле, где компас показывает противоположное направление. Слышали, что есть такие?
Пишите в комментах, вам ближе космические загадки или земные аномалии? Подписывайтесь, если нравится разбирать подобные парадоксы без мистики, но со здоровым научным азартом.