Астрономы впервые обнаружили новый FRB, названный FRB 20240209A, в феврале 2024 года с помощью канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода (CHIME). Изображение предоставлено: CHIME, Андре Ренар, Институт астрономии и астрофизики Данлэпа, Университет Торонто.
Впервые астрономы отследили быстрый радиовсплеск (FRB) на краю старой, мертвой эллиптической галактики – беспрецедентного дома для явления, ранее связанного с гораздо более молодыми галактиками.
Открытие, подробно описанное в двух взаимодополняющих исследованиях, проведенных Северо-Западным университетом и Университетом Макгилла, бросает вызов предположениям о том, что FRB происходят исключительно из областей активного звездообразования. Вместо этого новые результаты наблюдений предполагают, что происхождение этих загадочных космических событий может быть более разнообразным, чем считалось ранее.
Оба исследования были опубликованы 21 января в Astrophysical Journal Letters.
«Преобладающая теория состоит в том, что FRB происходят от магнетаров, образованных сверхновыми, коллапсирующими ядрами», — сказал Тарране Эфтехари из Northwestern, который руководил одним из исследований и был соавтором другого.
«Похоже, здесь дело не в этом. Хотя молодые массивные звезды заканчивают свою жизнь в виде сверхновых с коллапсом ядра, мы не видим никаких свидетельств присутствия молодых звезд в этой галактике. Благодаря этому новому открытию появляется картина, показывающая, что не все FRB происходят от молодых звезд. Может существовать субпопуляция FRB, связанная со старыми системами.
«Этот новый FRB показывает нам, что как только вы думаете, что поняли астрофизическое явление, Вселенная разворачивается и удивляет нас», — сказал Вэнь-Фай Фонг из Northwestern, старший автор обоих исследований. «Этот «диалог» со Вселенной делает нашу область астрономии во временной области такой невероятно захватывающей».
Эфтехари — научный сотрудник НАСА по Эйнштейну в Северо-Западном центре междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA). Фонг — доцент кафедры физики и астрономии Вайнбергского колледжа искусств и наук Северо-Западного университета и член CIERA.
Впервые среди консольных телескопов CHIME.
Астрономы впервые обнаружили новый FRB, названный FRB 20240209A, в феврале 2024 года с помощью канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода (CHIME). FRB, которые вспыхивают и исчезают в течение миллисекунд, представляют собой короткие мощные радиовсплески, которые за один короткий всплеск производят больше энергии, чем наше Солнце излучает за целый год.
Но это событие вспыхивало не раз. Между первым всплеском в феврале и июле 2024 года тот же источник произвел еще 21 импульс, шесть из которых также были обнаружены стреловым телескопом, расположенным в 60 километрах от главной станции CHIME. Меньшие версии CHIME, стрелы, позволяют астрономам точно определять конкретные местоположения FRB на небе.
Самая массивная родительская галактика FRB на сегодняшний день
После того, как команда определила местоположение FRB, Эфтехари и ее сотрудники бросились исследовать территорию вокруг события, используя телескопы обсерваторий WM Keck и Gemini.
В специальной комнате в кампусе Эванстона астрономы Северо-Запада имеют удаленный доступ к Кеку, что позволяет им быстро наблюдать чрезвычайно интересные явления.
Удивительно, но вместо обнаружения молодой галактики эти наблюдения показали, что FRB сформировался на краю соседней галактики возрастом 11,3 миллиарда лет, всего в 2 миллиардах световых лет от Земли.
Чтобы узнать больше об этой необычной родительской галактике, команда провела моделирование с использованием высокопроизводительных компьютеров. Они обнаружили, что галактика чрезвычайно яркая и невероятно массивная — в 100 миллиардов раз больше массы нашего Солнца.
«Похоже, это самая массивная родительская галактика FRB», — сказал Эфтехари. «Это одна из самых массивных галактик из всех».
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Дом далеко
Но хотя большинство FRB возникают далеко внутри своих галактик, команда отследила FRB 20240209A до края его дома — в 130 000 световых годах от центра галактики, где существует мало других звезд.
«Среди всех FRB этот FRB находится дальше всего от центра своей родной галактики», — сказал Вишванги Шах, аспирант Макгилла, который возглавлял усилия по выяснению происхождения FRB.
«Это одновременно удивительно и захватывающе, поскольку считается, что FRB формируются внутри галактик, часто в регионах звездообразования. Расположение этого FRB так далеко за пределами родительской галактики поднимает вопрос о том, как такие энергичные события могут происходить в регионах, где не формируются новые звезды».
«Партнерские» ФРБ
До этого открытия астрономы проследили только еще один FRB до внешних краев галактики. В 2022 году международная группа астрономов обнаружила FRB, исходящее из плотного звездного скопления на краю Мессье 81 (M81), спиральной галактики грандиозного дизайна, расположенной примерно в 12 миллионах световых лет от Земли. Хотя FRB 20240209A произошел в эллиптической галактике, эти два события имеют еще несколько общих черт.
«Несколько лет назад FRB M81 был неожиданно обнаружен в плотном звездном скоплении, называемом шаровым скоплением», — сказал Фонг.
«Это событие в одиночку остановило традиционный ход мыслей и побудило нас изучить другие сценарии-предшественники FRB. С тех пор не было обнаружено ни одного похожего FRB, что заставляет нас полагать, что это было разовое открытие – до сих пор».
«Фактически, этот CHIME FRB может быть двойником события M81. Она находится далеко от своей родной галактики (далеко от того места, где рождаются звезды), а звездное население в ее родной галактике чрезвычайно старо. Был Он уже в пути и сейчас уходит на покой. В то же время такая древняя среда заставляет нас переосмыслить наши стандартные модели предшественников FRB и перейти к более экзотическим каналам формирования, и это очень интересно.
Из почти 100 FRB, которые на данный момент были отнесены к галактике, скорее всего, происходят от магнетаров, образованных сверхновыми с коллапсом ядра. Однако астрофизики подозревают, что происхождение FRB 20240209A аналогично FRB, обнаруженному в M81.
Возможные объяснения
В исследовании под руководством Макгилла обсуждается вероятность того, что новый FRB произошел из плотного шарового скопления. Такие скопления являются многообещающими местами для магнетаров, которые могли образоваться по другим механизмам и связаны с более старыми звездами, включая слияние двух нейтронных звезд или коллапс белого карлика под действием собственной гравитации.
«Происхождение этого повторяющегося FRB из шарового скопления является наиболее вероятным сценарием, объясняющим, почему этот FRB находится за пределами своей родительской галактики», — сказал Шах.
«Мы не знаем наверняка, существует ли шаровое скопление в месте расположения FRB, и подали предложение использовать космический телескоп Джеймса Уэбба для последующих наблюдений за местоположением FRB. Если так, то это будет только этот FRB». Второй известный FRB находится в шаровом скоплении. В противном случае нам пришлось бы рассматривать альтернативные экзотические сценарии возникновения ФРБ.
«Очевидно, что когда дело доходит до FRB, существует еще большой потенциал для открытий, — сказал Эфтехари, — и что их окружающая среда может стать ключом к раскрытию их секретов».
Информация от: Северо-Западным университетом
