Астрономи от Масачузетския технологичен институт и други научни институции откриват странен и продължаващ радиосигнал от далечна галактика, който изглежда "мига" с изненадваща редовност.

Сигналът се класифицира като бърз радиоимпулс или FRB - интензивен силен изблик на радиовълни с неизвестен астрофизичен произход, който обикновено продължава най-много няколко милисекунди. Този нов сигнал обаче продължава до три секунди, около 1000 пъти по-дълго от средния FRB. В този прозорец екипът откри импулси на радиовълни, които се повтарят на всеки 0,2 секунди в ясен периодичен модел, подобен на биещо сърце.

Изследователите са обозначили сигнала FRB 20191221A и в момента той е най-дълготрайният FRB, с най-ясния периодичен модел, открит до момента.

Източникът на сигнала се намира в далечна галактика, на няколко милиарда светлинни години от Земята. Точно какъв може да е този източник остава загадка, въпреки че астрономите подозират, че сигналът може да произтича или от радиопулсар, или от магнетар -това са видове неутронни звезди - изключително плътни, бързо въртящи се колапсирали ядра на гигантски звезди.

„Няма много неща във Вселената, които излъчват строго периодични сигнали“, обяснява Даниеле Мичили (Daniele Michilli), постдокторант в Института за астрофизика и космически изследвания "Кавли" на MIT. „Примери, за които знаем в нашата собствена галактика, са радиопулсари и магнетари, които се въртят и произвеждат излъчване, подобно на фар. И смятаме, че този нов сигнал може да е магнетар или пулсар на стероиди.“

Екипът се надява да открие повече периодични сигнали от този източник, който след това може да се използва като астрофизичен часовник. Например честотата на импулсите и как те се променят, докато източникът се отдалечава от Земята, може да се използва за измерване на скоростта, с която Вселената се разширява.

Откритието е докладвано вчера в списание Nature с автор на членове на колаборацията CHIME/FRB, а Мичили ръководи откритието първо като изследовател в Университета Макгил, а след това като постдокторант в MIT.

"Сърдечен ритъм"

Откакто първият FRB е открит през 2007 г., стотици подобни радиоизблици са открити във Вселената, най-скоро от Канадския експеримент за картографиране на водородния интензитет или CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment), интерферометричен радиотелескоп, състоящ се от четири големи параболични рефлектора, който се намира в Радиоастрофизичната обсерватория в Британска Колумбия, Канада.

Докато Земята се върти, CHIME непрекъснато наблюдава небето и е проектиран да улавя радиовълни, излъчвани от водород от най-ранните етапи на Вселената. Телескопът също така е чувствителен към бързи радиоимпулси и откакто започва да наблюдава небето през 2018 г., CHIME открива стотици FRB, излъчвани от различни части на небето.

По-голямата част от FRB, наблюдавани до момента, са еднократни - ултраярки импулси на радиовълни, които продължават няколко милисекунди, преди да изчезнат. Наскоро изследователите откриват първия периодичен FRB, който изглежда излъчва редовен модел на радиовълни. Този сигнал се състои от четиридневен прозорец от случайни импулси, които след това се повтаря на всеки 16 дни. Този 16-дневен цикъл показва периодичен модел на активност, въпреки че сигналът от действителните радиоимпулси е по-скоро случаен, отколкото периодичен.

На 21 декември 2019 г. CHIME улавя сигнал за потенциален FRB, който веднага привлича вниманието на Мичили, който сканира входящите данни.

„Беше необичайно“, спомня си той. „Не само, че беше много дълъг, с продължителност около три секунди, но имаше периодични пикове, които бяха забележително прецизни, излъчващи всяка част от секундата - туп, туп, туп - като сърдечен ритъм. Това е първият път, когато самият сигнал е периодичен ."

_{Графики на интензитета на сигнала (цветно кодиран) като функция на времето и честотата. Кредит: Daniele Michilli et al.}

Ярки импулси

При анализиране на модела на радиоимпулсите на FRB 20191221A, Мичили и колегите му откриват прилики с излъчванията от радиопулсари и магнетари в нашата собствена галактика. Радиопулсарите са неутронни звезди, които излъчват радиовълни, като изглежда, че пулсират, докато звездата се върти, а подобно излъчване се произвежда и от магнетари заради техните екстремни магнитни полета.

Основната разлика между новия сигнал и радиоизлъчванията от нашите галактически пулсари и магнетари е, че FRB 20191221A изглежда повече от милион пъти по-ярък. Мичили разказва, че електромагнитните импулси може да произхождат от далечен радиопулсар или магнетар, който обикновено е не толкова ярък и по някаква неизвестна причина е изхвърлил поредица от ярки импулси в рядък прозорец от три секунди, който CHIME за щастие успява да улови.

„CHIME вече откри много FRB с различни свойства“, разказва Мичили. „Видяхме някои, които идват от много турбулентни облаци,  докато други изглеждат като в чиста среда. От свойствата на този нов сигнал можем да кажем, че около този източник има облак от плазма, който трябва да е изключително бурен."

Астрономите се надяват да уловят допълнителни импулси от периодичния FRB 20191221A, което може да помогне за прецизиране на неговия източник и за неутронните звезди като цяло.

„Това откритие повдига въпроса какво може да причини този екстремен сигнал, който никога не сме виждали преди, и как можем да използваме този сигнал за изучаване на Вселената“, коментира Мичили. „Бъдещите телескопи обещават да откриват хиляди FRB на месец и в този момент може да открием много повече от тези периодични сигнали.“

Справка: Daniele Michilli, Sub-second periodicity in a fast radio burst, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04841-8. www.nature.com/articles/s41586-022-04841-8

Източник: Astronomers detect a radio 'heartbeat' billions of light-years from Earth
Jennifer Chu, Massachusetts Institute of Technology

Още по темата

29/10/2021

Космос

Космически обект излъчи 1652 бързи радиоимпулса за 47 дни (видео)

27/08/2021

Космос

Бърз радиоимпулс се повтаря в строга закономерност и все още не можем да разберем защо

23/04/2021

Космос

Бързите радиоимпулси могат да разрешат тайната на разширяването на Вселената

10/06/2020

Космос

Тайнственият радиосигнал от дълбокия космос се повтаря в цикъл на всеки 157 дни