Представление художника о магнетаре, окруженном туманностью, ответственной за непрерывное радиоизлучение, связанное с некоторыми быстрыми радиовсплесками. Изображение предоставлено: NSF/AUI/NRAO/S. Даньелло
Быстрые радиовсплески (FRB) — одна из самых молодых неразгаданных загадок современной астрофизики. В течение нескольких миллисекунд эти мощные события высвобождают огромное количество энергии, которое является одним из самых высоких, наблюдаемых в космических явлениях.
FRB были открыты чуть более десяти лет назад и в основном происходят из внегалактических источников. Однако их происхождение до сих пор неясно, и астрофизики всего мира прилагают огромные усилия, чтобы понять физические процессы, лежащие в их основе.
В очень немногих случаях быстрая вспышка, характерная для FRB, совпадает с продолжительным излучением, наблюдаемым также в радиодиапазоне. Новое исследование, проведенное Национальным институтом астрофизики Италии (INAF), зафиксировало самое слабое устойчивое радиоизлучение, когда-либо измеренное для FRB.
Объектом исследования является FRB20201124A — обнаруженный в 2020 году быстрый радиовсплеск, источник которого находится на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас. Помимо исследователей из INAF, в сотрудничестве участвуют университеты Болоньи, Триеста и Калабрии в Италии, а на международном уровне участвуют исследовательские институты и университеты Китая, США, Испании и Германии.
Наблюдения проводились с помощью самого чувствительного в мире радиотелескопа Very Large Array (VLA) в США. Эти данные позволили ученым проверить теоретическое предсказание о том, что плазменный пузырь является источником устойчивого радиоизлучения от быстрых радиовсплесков. Результаты были опубликованы сегодня в журнале Nature.
«Благодаря наблюдениям нам удалось продемонстрировать, что постоянное излучение, наблюдаемое вместе с некоторыми быстрыми радиовсплесками, ведет себя так, как и ожидалось из модели излучения туманности, то есть как «пузырь» ионизированного газа, окружающий центральный двигатель», — объясняет Габриэле Бруни. , INAF – исследователь в Риме и ведущий автор новой статьи.
«В частности, посредством радионаблюдений одного из ближайших к нам извержений мы смогли измерить слабое, постоянное излучение, исходящее из того же места, что и FRB. Таким образом, мы расширили ранее исследованный для этих объектов диапазон радиопотоков на два порядка».
Это исследование также помогает сузить природу двигателя, который приводит в действие эти загадочные радиовсплески. Согласно новым данным, явление связано с магнетаром (сильно намагниченной нейтронной звездой) или высокоаккрецирующей рентгеновской двойной системой, то есть двойной звездной системой, состоящей из нейтронной звезды или черной дыры, которая накапливает материал от компаньона. звезда на очень высокой скорости.
Изображения родительской галактики FRB 20201124A. Источник: Природа (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07782-6
Фактически, ветры, создаваемые магнетаром или рентгеновской двойной системой, могут «раздувать» плазменный пузырь, создавая постоянное радиоизлучение. Таким образом, существует прямая физическая связь между двигателем FRB и пузырем, находящимся в непосредственной близости от него.
Мотивацией для этой наблюдательной кампании послужила другая работа, проведенная Луиджи Пиро из INAF, который также является соавтором новой статьи. В своей предыдущей работе исследователи определили постоянное излучение в родительской галактике этого FRB, но они еще не измерили положение достаточно точно, чтобы связать эти два явления.
«В этой новой работе мы провели кампанию с более высоким пространственным разрешением с помощью VLA, а также наблюдения в разных диапазонах с помощью интерферометра NOEMA и Gran Telescopio Canarias (GranTeCan). Это позволило нам восстановить общую картину галактики и обнаружить наличие компактного радиоисточника — плазменного пузыря FRB — встроенного в область звездообразования», — добавляет Пиро.
«Теоретическая модель туманности теперь также опубликована, поэтому мы смогли проверить ее достоверность и в конечном итоге подтвердить саму модель».
Большая часть работы была сосредоточена на исключении того, что постоянное радиоизлучение исходит из области звездообразования и, следовательно, физически не связано с источником FRB. Для этого наблюдения NOEMA измеряли количество пыли в миллиметровом диапазоне, что является индикатором «скрытых» областей звездообразования, а оптические наблюдения GranTeCan измеряли излучение ионизированного водорода, что также является индикатором звездообразования. ставка.
«Оптические наблюдения были важным элементом для изучения региона FRB с пространственным разрешением, аналогичным разрешению радионаблюдений», — отмечает соавтор Элиана Палацци из INAF в Болонье. «Картирование выброса водорода на таком высоком уровне детализации позволило нам сделать вывод о местной скорости звездообразования, которая, как мы обнаружили, слишком низка, чтобы поддерживать непрерывное радиоизлучение».
Большинство FRB не демонстрируют устойчивых выбросов. Ранее этот тип излучений был известен только от двух FRB – но оба с такой низкой яркостью, что предложенную модель невозможно было проверить.
FRB20201124A же расположен на большом, но не чрезмерном расстоянии, что позволило измерить устойчивое излучение, несмотря на его низкую яркость. Понимание природы постоянных выбросов позволяет исследователям добавить часть загадки о природе этих загадочных космических источников.
Информация от: Национальным институтом астрофизики.
