Космос. От Солнца до границ неизвестного

Радиозвезды

Быстрые радиовсплески (Fast radio bursts, FRB) относятся к числу самых трудноуловимых явлений во Вселенной: мощные радиосигналы возникают в далеком космосе на несколько миллисекунд, а затем исчезают без следа. С какими только причинами не связывали их появление, начиная от черных дыр и кончая внеземным разумом.

К настоящему времени открыто всего 18 быстрых радиовсплесков. Это и понятно: слишком уж они кратковременные, да и радиотелескоп может обозревать только небольшой участок неба в каждый данный момент. Из них только FRB 121102 повторялся несколько раз.

В 2017 году Шами Чаттерджи с коллегами из Корнеллского университета (г. Итака, штат Нью-Йорк, США) смогли точно определить положение этого повторяющегося радиовсплеска. Они использовали данные Сверхбольшой антенной решетки имени Карла Янского (Karl G. Jansky Very Large Array), состоящей из 27 радиотелескопов, расположенных в штате Нью-Мексико (США), а также данные 21 телескопа Европейской РСДБ-сети (European VLBI Network). Эти антенные сети, работая вместе, дают гораздо более высокое разрешение, чем любая радиоантенна по отдельности, что позволило астрономам установить место нахождения радиовсплеска в 100 000 раз точнее, чем во время предыдущих попыток.

Оказалось, что радиовсплеск связан с тусклой карликовой галактикой, находящейся на расстоянии около 2,5 миллиарда световых лет от нас, ее диаметром в десять раз меньше, чем у Млечного Пути.

Зная, откуда именно идет радиовсплеск, можно ограничить число гипотез, касающихся его происхождения. Поскольку этот радиоисточник находится очень далеко, он должен быть чрезвычайно ярким и обладать огромными запасами энергии. Скорее всего, другие радиовсплески также возникли не поблизости – хотя была и такая гипотеза. Но нельзя полностью исключить и предположение, что FRB 121102 является уникальным объектом, а другие быстрые радиовсплески имеют совершенно другую природу и относятся к неповторяющемуся типу.

Существуют и совсем экзотические теории, объясняющие происхождение быстрых радиовсплесков: например, взрывы микроскопических черных дыр или столкновения сгустков темной материи с черными дырами. Несколько более прозаическое объяснение повторяющихся вспышек FRB 121102 заключается в том, что они исходят от активного ядра галактики. Но сам Чаттерджи склоняется к тому, что радиовсплески FRB 121102 и почти постоянный радиоисточник, найденный неподалеку от него, связаны с остатками сверхновой, получающей энергию от молодой, быстро вращающейся нейтронной звезды. В принципе, хозяйская галактика FRB 121102 похожа на те слабые галактики, в которых вспыхивают самые яркие сверхновые; поэтому сценарий Чаттерджи является заманчивым, хотя далеко не доказанным.

Крик новорожденной Черной дыры

В 70-х годах XX века астрономы впервые зарегистрировали гамма-всплески. В среднем, они распределены на небе случайным образом и происходят примерно раз в сутки. За несколько секунд в таких вспышках высвобождается больше энергии, чем может дать Солнце за 10 миллиардов лет своей жизни.

Самые короткие всплески обычно длятся менее одной секунды. В настоящее время считается, что они вызваны слиянием двух нейтронных звезд. Продолжительность длинных всплесков обычно составляет от нескольких секунд до нескольких минут. Их происхождение связывают со взрывом звездных ядер при коллапсе массивных звезд. Было замечено, что они совпадают с очень яркими взрывами сверхновых. Одну из таких вспышек гамма-излучения, GRB 080319B, можно было увидеть в 2008 году в оптической области невооруженным глазом, несмотря на то что она произошла на расстоянии 7,5 миллиарда световых лет от Солнца.

Теоретическое обоснование длинных гамма-всплесков заключается в том, что наряду с интенсивным излучением во время вспышки испускаются и струи вещества (джеты) со скоростью, близкой к скорости света. Если джеты ориентированы таким образом, что нацелены на Землю, они посылают в нашу сторону направленное излучение. Значительная часть этого излучения из-за сильного доплеровского смещения (скорости джетов околосветовые!) регистрируется в гамма-диапазоне.