|
Связали загадочный быстрый радиовсплеск с гравитационными волнами
|
|
|
|
Мы только что опубликовали в журнале Nature Astronomy данные о том, что может вызывать таинственные всплески радиоволн, исходящие из далеких галактик, известные как быстрые радиовсплески или FRB. Две сталкивающиеся нейтронные звезды — каждая из которых представляет собой сверхплотное ядро взорвавшейся звезды — произвели всплеск гравитационных волн, когда они слились в «сверхмассивную» нейтронную звезду. Мы обнаружили, что два с половиной часа спустя они произвели FRB, когда нейтронная звезда коллапсировала в черную дыру. Или мы так думаем. Ключевое свидетельство, которое могло бы подтвердить или опровергнуть нашу теорию, — вспышка оптического или гамма-излучения, пришедшая со стороны быстрого радиовсплеска, — исчезло почти четыре года назад. Через несколько месяцев у нас может появиться еще один шанс выяснить, правы ли мы.
|
|
|
|
FRB — это невероятно мощные импульсы радиоволн из космоса, длящиеся около тысячных долей секунды. Используя данные австралийского радиотелескопа, Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), астрономы обнаружили, что большинство FRB исходят из столь далеких галактик, что свету требуются миллиарды лет, чтобы добраться до нас. Но то, что производит эти всплески радиоволн, озадачивало астрономов с момента их первоначального обнаружения в 2007 году. Лучший ключ к разгадке исходит от объекта в нашей галактике, известного как SGR 1935+2154. Это магнетар, представляющий собой нейтронную звезду с магнитным полем примерно в триллион раз сильнее магнита на холодильник. 28 апреля 2020 года он произвел мощный всплеск радиоволн, похожий на FRB, но менее мощный.
|
|
|
Астрономы давно предсказали, что две нейтронные звезды — двойная система — сливаясь, образуя черную дыру, также должны производить всплеск радиоволн. Две нейтронные звезды будут сильно магнитными, а черные дыры не могут иметь магнитных полей. Идея состоит в том, что внезапное исчезновение магнитных полей, когда нейтронные звезды сливаются и коллапсируют в черную дыру, вызывает быстрый радиовсплеск. Изменяющиеся магнитные поля создают электрические поля — именно так большинство электростанций производят электричество. А огромное изменение магнитных полей во время коллапса может создать интенсивные электромагнитные поля FRB.
|
|
|
|
Чтобы проверить эту идею, Александра Морояну, студентка магистратуры Университета Западной Австралии, искала сливающиеся нейтронные звезды, обнаруженные Лазерным интерферометром Гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) в США. Гравитационные волны, которые ищет LIGO, представляют собой рябь в пространстве-времени, возникающую в результате столкновений двух массивных объектов, таких как нейтронные звезды. LIGO обнаружил слияние двух двойных нейтронных звезд. Важно отметить, что второе, известное как GW190425, произошло, когда также работал новый телескоп для поиска FRB под названием CHIME. Однако, будучи новым, CHIME потребовалось два года, чтобы выпустить первую партию данных. Когда это произошло, Морояну быстро идентифицировал быстрый радиовсплеск под названием FRB 20190425A, который произошел всего через два с половиной часа после GW190425.
|
|
|
|
Как бы это ни было захватывающе, возникла проблема — в то время работал только один из двух детекторов LIGO, поэтому было очень неясно, откуда именно взялся GW190425. На самом деле, была вероятность 5%, что это могло быть просто совпадением. Хуже того, спутник Ферми, который мог обнаружить гамма-лучи от слияния — «дымящийся пистолет», подтверждающий происхождение GW190425, — в то время был заблокирован Землей. Однако ключевой подсказкой было то, что FRB отслеживают общее количество газа, через которое они прошли. Мы знаем это, потому что высокочастотные радиоволны распространяются через газ быстрее, чем низкочастотные волны, поэтому разница во времени между ними говорит нам о количестве газа.
|
|
|
|
Поскольку мы знаем среднюю плотность газа во Вселенной, мы можем связать это содержание газа с расстоянием, что известно как соотношение Маккара. И расстояние, пройденное FRB 20190425A, почти идеально соответствовало расстоянию до GW190425. Бинго! Итак, мы обнаружили источник всех FRB? Нет. Во Вселенной недостаточно сливающихся нейтронных звезд, чтобы объяснить количество FRB — некоторые из них все еще должны исходить от магнетаров, как это произошло с SGR 1935+2154. И даже со всеми доказательствами остается один шанс из 200, что все это может быть гигантским совпадением. Однако LIGO и два других детектора гравитационных волн, Virgo и KAGRA, снова включатся в мае этого года и будут более чувствительными, чем когда-либо, в то время как CHIME и другие радиотелескопы готовы немедленно обнаружить любые FRB от слияний нейтронных звезд. Через несколько месяцев мы, возможно, узнаем, совершили ли мы ключевой прорыв — или это была всего лишь вспышка.
|
|
|
|
Источник
|
