Выяснено место возникновения по крайней мере одного быстротечного космического фейерверка -- непосредственно в турбулентной магнитосфере вокруг компактного объекта, а не гораздо дальше, как предполагали другие модели.

Об этом рассказывает издание OstanniPodii.com со ссылкой на пресс-релиз Массачусетского технологического института.

Быстрые радиовсплески (FRB) -- сверхяркие вспышки излучения, продолжительностью всего несколько миллисекунд, регистрируемые радиотелескопами. Излучение возникает от ультракомпактных объектов в космосе, таких как черные дыры или нейтронные звезды. Но как именно запускаются эти радиовспышки, остается очень спорным вопросом, хотя с момента обнаружения первого FRB в 2007 году их зафиксировано немало.

Некоторые модели предполагают, что быстрые радиовсплески должны происходить из турбулентной магнитосферы, непосредственно окружающей компактный объект, тогда как по другим моделям всплески должны возникать гораздо дальше, как часть ударной волны, распространяющейся от центрального объекта.

Чтобы выяснить, где возникают быстрые радиовсплески, исследователи рассмотрели сцинтилляцию -- эффект, возникающий, когда свет от небольшого яркого источника, такого как звезда, фильтруется сквозь определенную среду, например, газовое облако в галактике. Во время фильтрации звездного света сквозь газ, свет искривляется так, что удаленному наблюдателю кажется, будто бы звезда мерцает. Чем меньше или дальше объект, тем больше он мерцает.

Исследователи решили, что если они смогут оценить степень сцинтилляции быстрого радиовсплеска, то они определят примерный размер области его происхождения. Чем меньше эта область, тем ближе всплеск будет к своему источнику, и тем больше вероятности, что он происходит из магнитно-турбулентной среды. В противном случае, чем больше область, тем дальше может быть всплеск, что подтверждает идею о происхождении FRB от ударных волн, удаленных от источника.

Для проверки своей идеи, астрономы обратились к FRB 20221022A -- быстрому радиовсплеску, который был зафиксирован в 2022 году с помощью "Канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода" (CHIME). Этот радиотелескоп состоит из четырех больших стационарных приемников, каждый в форме полутрубы, которые настроены на обнаружение космического излучения в диапазоне, являющимся очень чувствительным для FRB.

FRB 20221022A, исходящий из галактики на расстоянии около 200 миллионов световых лет от нас, длится около двух миллисекунд и по своей яркости является относительно обычным быстрым радиовсплеском. Однако исследователи установили, что он обладал одним необычным свойством: свет от всплеска был сильно поляризован, причем угол поляризации имел вид плавной S-образной кривой. Этот признак интерпретируется как доказательство того, что место излучения вспышки вращается -- характеристика, которую ранее наблюдали у сильно намагниченных вращающихся нейтронных звёзд, называемых пульсарами.

Подобная поляризация у FRB была обнаружена впервые, поэтому можно предположить, что сигнал мог возникнуть в непосредственной близости от нейтронной звезды. Исследователи решили, что смогут доказать это, используя сцинтилляцию.

Астрономы проанализировали данные от CHIME и наблюдали резкие колебания яркости, которые сигнализировали о сцинтилляции -- другими словами, FRB мерцал. Исследователи подтвердили, что где-то между телескопом и всплеском есть газ, который искривляет и фильтрует радиоволны.

Затем они определили, где этот газ может быть расположен, подтвердив, что газ в галактике-хозяине FRB ответственен за часть наблюдаемых сцинтилляций. Этот газ действовал как естественная линза, что позволило исследователям приблизить местоположение всплеска и определить, что FRB происходит из очень маленькой области, шириной примерно в 10 000 километров.

"Это означает, что FRB, вероятно, находится в пределах сотен тысяч километров от источника", - говорит ведущий автор Кензи Ниммо, постдок в Институте астрофизики и космических исследований им. "Это очень близко. Для сравнения, мы бы ожидали, что сигнал был бы на расстоянии более десятков миллионов километров, если бы он происходил от ударной волны, и мы бы вообще не увидели сцинтилляции".

Полученные результаты исключают возможность того, что FRB 20221022A появился из окрестностей компактного объекта. Этим, по словам исследователей, впервые доказано, что быстрые радиовсплески могут возникать очень близко к нейтронной звезде, в очень хаотичной магнитной среде.

"В этой среде нейтронных звезд магнитные поля действительно находятся на грани того, что может создать Вселенная", - говорит Ниммо. "Было много споров о том, может ли это яркое радиоизлучение вообще выйти из этой экстремальной плазмы".

Исследователи считают, что в целом может существовать большое разнообразие в том, как и где происходят FRB, поэтому использованная ими сцинтилляционная техника будет очень полезной в помощи разобраться с различными физическими процессами, которые управляют быстрыми радиовсплесками.

Результаты были опубликованы в журнале Nature.