Съвпадение: Бърз радиоимпулс, открит след засечени гравитационни вълни

Ваня Милева Последна промяна на 28 март 2023 в 08:14 18588 0

Двойка сливащи се неутронни звезди, като тези, показани на илюстрацията на този художник

Кредит Dana Berry, Swift/NASA

Двойка сливащи се неутронни звезди, като тези, показани на илюстрацията на този художник, биха могли едновременно да разтърсят пространство-времето и да излъчат изблик от мощни радиоимпулси. Астрономите смятаха, че това е възможно, но досега не бяха виждали убедителни доказателства за това.

Освен експлозиите на гама-лъчи и гравитационните вълни, бързите радиоимпулси са едно от най-мощните и загадъчни астрономически явления днес. Тези кратковременни събития се състоят от изблици на радиовълни, които за своята продължителност от няколко милисекунди отделят енергия, колкото 500 милиона слънца.

Все още не е ясно какво представляват и как се създават, но ново откритие може да посочи неизвестен досега механизъм, произвеждащ тези мощни импулси.

Сблъсък на неутронни звезди е излъчил два различни вида космически сигнали: вълни в пространство-времето, известни като гравитационни вълни, и бърз радиоимпулс.

Един от трите детектора, съставляващи обсерваторията за гравитационни вълни LIGO, улавя сигнал от космически сблъсък на 25 април 2019 г. Около 2,5 часа по-късно детектор за бързи радиоимпулси регистрира сигнал от същия регион на небето, съобщават изследователи на 27 март в Nature Astronomy.

Ако бъде подкрепено от допълнителни наблюдения, откритието може да затвърди теорията, че загадъчните бързи радиоимпулси имат множество източници - и сливането на неутронни звезди е един от тях.

"На 99,5 % сме сигурни", че двата сигнала са от едно и също събитие, коментира астрофизикът Александра Морояну (Alexandra Moroianu), която е забелязала сливането и последствията от него, докато е работила в Университета на Западна Австралия в Пърт. "Искаме да сме сигурни на 99,999 процента."

За съжаление другите два детектора на LIGO не са уловили сигнала, така че е невъзможно да се определи точно неговото местоположение.

"Въпреки че не е абсолютно точно локализирано, наблюдението ... е първото доказателство, което имаме", заявява Морояну. "Ако е вярно ... ще бъде голяма сензация в науката за бързите радиоимпулси."

Мистериозните радиоимпулси

От 2007 г. насам астрономите са забелязали повече от 600 бързи радиоимпулса или FRB (fast radio bursts). Въпреки честотата им, причините за тях остават загадка. Един от водещите кандидати са силно намагнетизираните неутронни звезди, наречени магнетари, които могат да останат след експлозията на масивна звезда. Но някои FRB изглежда се повтарят, докато други са видимо еднократни събития, което предполага, че има повече от един начин за тяхното създаване.

Теоретиците се питат дали сблъсък между две неутронни звезди може да предизвика единичен бърз радиоимпулс, преди отломките от сблъсъка да произведат черна дупка. Такъв сблъсък би трябвало да излъчва и гравитационни вълни.

Морояну и колегите ѝ претърсват архивни данни от LIGO и Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, или CHIME, детектор за бързи радиоимпулси в Британска Колумбия, за да видят дали някой от сигналите им съвпада. Екипът открива една кандидат двойка: GW190425 и FRB20190425A.

Въпреки че гравитационната вълна е засечена само от детектора LIGO в Ливингстън, екипът забелязва и други подсказващи признаци, че сигналите са свързани. FRB и гравитационните вълни идват от едно и също разстояние - около 370 милиона светлинни години от Земята. Гравитационните вълни са били от единственото сливане на неутронни звезди, което LIGO е забелязал в този период на наблюдение, а FRB е бил особено силен. Според сателитни данни е възможно по същото време да е имало и импулс на гама-лъчи - друг последващ ефект от сливането на неутронни звезди.

"Всичко сочи, че това е много интересна комбинация от сигнали", посочва Морояну. Това е като да гледаш криминална драма по телевизията, обяснява тя: "Имате толкова много доказателства, че всеки, който гледа сериала, би си казал: "О, мисля, че той го е направил". Но те не са достатъчни, за да убедят съда."

Кръгчето в циан представлява FRB20190425A. Червено-оранжевите области представляват частта от небето, от която може да са се появило гравитационното събитие GW20190425. Кредит: Moroianu et al., Nature Astronomy, 2023

Тайните на неутронната звезда

Въпреки несигурността, откритието има вълнуващи последици, коментира астрофизикът Алесандра Корси (Alessandra Corsi) от Тексаския технически университет в Люббок. Едно от тях е възможността две неутронни звезди да се слеят в една-единствена, изключително масивна неутронна звезда, без веднага да се свият в черна дупка.

"Съществува тази неясна граница между това какво е неутронна звезда и какво е черна дупка", отбелязва Корси, която не е участвала в новото проучване.

През 2013 г. астрофизикът Бин Джан (Bing Zhang) от Университета на Невада, Лас Вегас, предполага, че при сблъсък на неутронна звезда може да се създаде свръхмасивна неутронна звезда, която се колебае на ръба на стабилността в продължение на няколко часа, преди да колапсира в черна дупка. В този случай възникналият FRB би се забавил - точно както в случая от 2019 г.

Най-масивната неутронна звезда, наблюдавана досега, е с маса около 2,35 пъти по-голяма от тази на Слънцето, но теоретиците смятат, че те могат да нараснат до около три пъти повече от масата на Слънцето, без да се превърнат в черна дупка. Неутронната звезда, която би могла да се получи в резултат на сблъсъка през 2019 г., би имала 3,4 слънчеви маси, изчисляват Морояну и колегите ѝ.

"Подобно нещо, особено ако се потвърди с повече наблюдения, определено ще ни каже нещо за това как се държи неутронната материя", отбелязва Корси. "Хубавото в случая е, че имаме надежди да го проверим в бъдеще".

Очаква се следващият цикъл на LIGO да започне през май. Корси е оптимист, че ще се появят още съвпадения между гравитационни вълни и FRB, след като изследователите вече знаят да ги търсят.

Справка:

A. Moroianu et al. An assessment of the association between a fast radio burst and binary neutron star merger. Nature Astronomy. Published online March 27, 2023. Doi:10.1038/s41550-023-01917-x.

B. Zhang. A possible connection between fast radio bursts and gamma-ray bursts. The Astrophysical Journal Letters. Published December 16, 2013. Doi: 10.1088/2041-8205/780/2/L21.

Източници:

Uncanny Coincidence: Fast Radio Burst Detected After Gravitational Wave Event, ScienceAlert

A neutron star collision may have emitted a fast radio burst, Science News

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !