Сравнение родительских галактик FRB с распределением галактик во Вселенной, выбранных по звездной массе и звездообразованию. Фото предоставлено: arXiv (2024 г.). DOI: 10.48550/arxiv.2409.16964.
С момента своего открытия в 2007 году быстрые радиовсплески — чрезвычайно энергичные импульсы высокочастотного света — неоднократно освещали небо и побуждали астрономов искать их происхождение. В настоящее время существуют сотни подтвержденных быстрых радиовсплесков, или FRB, и ученые собирают все больше и больше доказательств того, что их вызывает: сильно намагниченные нейтронные звезды, называемые магнетарами (нейтронные звезды — это тип мертвой звезды).
Ключевые доказательства появились, когда в нашей галактике вспыхнул магнетар, и несколько обсерваторий, в том числе проект Калифорнийского технологического института STARE2 (Обзор переходного астрономического радиоизлучения 2), записали это действие в реальном времени.
Теперь исследователи под руководством Калифорнийского технологического института обнаружили, где во Вселенной чаще возникают FRB – в галактиках с большой массой, в которых образуются звезды, а не в галактиках с малой массой. Это открытие, в свою очередь, привело к новым представлениям о том, как формируются сами магнетары. В частности, работа предполагает, что эти экзотические мертвые звезды, чьи магнитные поля в 100 триллионов раз сильнее земных, часто образуются, когда две звезды сливаются, а затем взрываются в виде сверхновой.
До сих пор было неясно, образуются ли магнетары таким образом в результате взрыва двух сливающихся звезд или они могут образоваться в результате взрыва одной звезды.
«Огромная выходная мощность магнетаров делает их самыми захватывающими и экстремальными объектами во Вселенной», — говорит Критти Шарма, ведущий автор нового исследования и аспирант Викрама Рави, доцента астрономии в Калифорнийском технологическом институте. «Очень мало известно о том, что заставляет магнетары образовываться, когда умирают массивные звезды. Наша работа помогает ответить на этот вопрос».
Проект начался с поиска FRB с использованием Deep Synoptic Array-110 (DSA-110), проекта Калифорнийского технологического института в радиообсерватории Оуэнс-Вэлли недалеко от Бишопа, Калифорния. На сегодняшний день обширная радиосистема обнаружила и обнаружила 70 FRB в их конкретной исходной галактике (только 23 других FRB были обнаружены другими телескопами). Исследователи проанализировали 30 из этих локализованных FRB. Статья опубликована в журнале Nature.
«DSA-110 более чем вдвое увеличил количество FRB с известными родительскими галактиками», — говорит Рави. «Вот почему мы построили массив».
Хотя известно, что FRB происходят в галактиках, которые активно формируют звезды, команда была удивлена, обнаружив, что FRB имеют тенденцию возникать чаще в массивных галактиках, образующих звезды, чем в галактиках с малой массой. Это само по себе было интересно, поскольку ранее астрономы считали, что FRB возникают во всех типах активных галактик.
Получив эту новую информацию, команда начала думать о том, что результаты говорят о FRB. Массивные галактики, как правило, богаты металлами, потому что металлы в нашей Вселенной – элементы, созданные звездами – требуют времени для накопления на протяжении всей космической истории. Тот факт, что FRB более распространены в этих богатых металлами галактиках, предполагает, что источник FRB, магнетары, также более распространен в этих типах галактик.
Звезды, богатые металлами (что в астрономическом смысле означает элементы тяжелее водорода и гелия), имеют тенденцию вырастать больше, чем другие звезды. «Со временем, по мере роста галактик, последующие поколения звезд обогащают галактики металлами по мере их эволюции и смерти», — говорит Рави.
Кроме того, массивные звезды, способные взорваться в сверхновые и стать магнетарами, чаще встречаются парами. Фактически, 84% массивных звезд — двойные. Поэтому, когда массивная звезда в двойной звезде раздувается из-за дополнительного содержания металла, ее избыточный материал передается звезде-партнеру, способствуя окончательному слиянию двух звезд. Эти слившиеся звезды будут иметь большее суммарное магнитное поле, чем у одиночной звезды.
«Звезда с большим содержанием металла раздувается, вызывая массоперенос и завершаясь слиянием, создавая еще более массивную звезду с общим магнитным полем, большим, чем то, которое было бы у отдельной звезды», — объясняет Шарма.
Таким образом, поскольку FRB преимущественно наблюдаются в массивных и богатых металлами звездообразующих галактиках, магнитары (которые, как полагают, вызывают FRB) также могут формироваться в богатой металлами среде, которая благоприятствует слиянию двух звезд. Таким образом, результаты показывают, что магнетары во Вселенной образуются из остатков слияний звезд.
В будущем команда надеется отслеживать больше FRB и точки их происхождения с помощью DSA-110 и, в конечном итоге, DSA-2000, еще более крупной радиостанции, построенной в пустыне Невада и завершенной в 2028 году.
«Этот результат является важной вехой для всей команды DSA. Многие из авторов этой статьи помогали создавать DSA-110», — говорит Рави. «И тот факт, что DSA-110 может так хорошо обнаруживать FRB, является хорошим знаком успеха DSA-2000».
Информация от: Калифорнийским технологическим институтом.
