Быстрые радиовсплески, которые вспыхивают всего на несколько миллисекунд, вызвали переполох среди астрономов, потому что они, казалось, исходят из-за пределов нашей галактики, а это значит, что они должны быть очень мощными, чтобы их можно было увидеть с Земли, и потому что никто из тех, что не наблюдались впервые. когда-либо видели снова.Однако в 2012 году была обнаружена повторяющаяся вспышка, что дало возможность группе исследователей неоднократно контролировать ее область неба с помощью Очень большой антенной решетки Карла Янски в Нью-Мексико и радиотарелки Аресибо в Пуэрто-Рико, в надежде точно определить ее местонахождение. место нахождения.
Благодаря разработке высокоскоростной записи данных и программного обеспечения для анализа данных в реальном времени астрономом Калифорнийского университета в Беркли, VLA в прошлом году обнаружила в общей сложности девять всплесков за период в месяц, что достаточно, чтобы определить ее местонахождение в пределах одного месяца. десятая часть угловой секунды. Впоследствии более крупные европейские и американские группы радиоинтерферометров определили его с точностью до одной сотой угловой секунды в области диаметром около 100 световых лет.Глубокое изображение этой области с помощью телескопа Gemini North на Гавайях выявило оптически тусклую карликовую галактику, которую впоследствии обнаружила VLA, также непрерывно излучающая низкоуровневые радиоволны, типичные для галактики с активным ядром, что, возможно, указывает на центральную сверхмассивную черную дыру. В галактике мало элементов, кроме водорода и гелия, что указывает на галактику, сформировавшуюся во время среднего возраста Вселенной.
По словам соавтора и астронома Калифорнийского университета в Беркли Кейси Лоу, который руководил разработкой системы сбора данных и создал систему сбора данных, происхождение быстрого радиовсплеска в этом типе карликовой галактики предполагает связь с другими энергетическими событиями, происходящими в подобных карликовых галактиках. программное обеспечение для анализа для поиска быстрых одноразовых всплесков.
Он отметил, что чрезвычайно яркие взрывающиеся звезды, называемые сверхсветовыми сверхновыми, и длинные гамма-всплески также происходят в этом типе галактик, и оба предположительно связаны с массивными, сильно магнитными и быстро вращающимися нейтронными звездами, называемыми магнетарами. Нейтронные звезды — это плотные компактные объекты, образовавшиеся при взрывах сверхновых, которые в основном воспринимаются как пульсары, потому что они излучают периодические радиоимпульсы во время вращения.«Все эти нити указывают на идею, что в этой среде что-то генерирует эти магнетары», — сказал Ло. "Он может быть создан сверхсветовой сверхновой или длительной вспышкой гамма-излучения, а затем, позже, по мере того, как он эволюционирует и его вращение немного замедляется, он производит эти быстрые радиовсплески, а также непрерывное радиоизлучение, питаемое этим вращением. Позже. в жизни это похоже на магнетары, которые мы видим в нашей галактике, которые имеют чрезвычайно сильные магнитные поля, но вращаются больше как обычные пульсары ».
В этой интерпретации, сказал он, быстрые радиовсплески похожи на истерику малыша.Однако это только одна теория. Есть много других, хотя новые данные исключают несколько предлагаемых объяснений источника этих всплесков.
«Мы первые, кто показал, что это космологический феномен. Это не что-то на нашем заднем дворе. И мы первые, кто увидит, где это происходит, в этой маленькой галактике, что, на мой взгляд, является неожиданностью», — сказал Лоу. «Теперь наша цель — выяснить, почему это происходит».Ло, руководитель группы Шами Чаттерджи из Корнельского университета и другие астрономы в команде представят свои выводы сегодня на собрании Американского астрономического общества в Грейпвайне, штат Техас, в научном журнале Nature и в двух сопутствующих статьях, которые будут опубликованы в Astrophysical Journal Letters.
Ищем переходные процессыБыстрые радиовсплески очень энергичны — хотя и недостаточно энергичны, чтобы разорвать звезду — и очень недолговечны, длятся от одной до пяти миллисекунд. Эти всплески радиоволн оставались загадкой с тех пор, как первый из них был обнаружен в 2007 году исследователями, изучавшими архивные данные австралийского радиотелескопа Паркса в поисках новых пульсаров.
Обнаруженный ими взрыв произошел в 2001 году.В настоящее время известно 18 быстрых радиовсплесков, все обнаруженные с помощью радиотелескопов с одной тарелкой, которые не могут определить местоположение объекта с достаточной точностью, чтобы позволить другим обсерваториям идентифицировать среду, в которой он находится, или найти его на других длинах волн. Первый и единственный известный повторяющийся всплеск, названный FRB 121102, был обнаружен в созвездии Возничего в ноябре 2012 года в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико и повторялся много раз.
Последние несколько лет Ло работал над методами быстрого обнаружения подобных кратковременных радиовсплесков, которые требуют сбора около одного терабайта данных каждый час. В VLA он в настоящее время использует 24 компьютерных центральных процессора (ЦП) параллельно, как для записи, так и для поиска данных на предмет коротких радиопередач.
«Общая идея, сначала с массивом телескопов Аллена, а теперь и с VLA, состоит в том, чтобы использовать эти интерферометры в качестве высокоскоростных камер, используя чувствительные возможности телескопа, увеличивая скорость передачи данных и улучшая наши алгоритмы, чтобы получить доступ к эти миллисекундные переходные процессы в масштабе времени », — сказал он. «Мы действительно приложили все усилия, чтобы надежно захватить этот терабайтный поток данных в час, и создали платформу в реальном времени для извлечения этих очень слабых быстрых пакетов из этого огромного потока данных».Первый всплеск был обнаружен в данных всего через несколько часов после того, как он был зарегистрирован 23 августа, сказал Ло.«В прошлом году мы наблюдали около 40 часов и ничего не видели», — сказал он. «Затем мы начали новую кампанию осенью 2016 года, и в нашем первом наблюдении мы увидели одну.
Затем мы наблюдали еще 40 часов или около того и увидели еще восемь всплесков. Так что эта штука просто внезапно включилась».
Ло надеется в скором времени перейти на 64 выделенных и более мощных графических процессора — графических процессоров, чтобы можно было проводить анализ в реальном времени.Хотя у Ло есть излюбленная гипотеза о происхождении быстрых радиовсплесков — магнетар, окруженный либо материалом, выброшенным взрывом сверхновой звезды, либо материалом, выброшенным образовавшимся пульсаром, — существуют и другие возможности. Одна из альтернатив — активное ядро галактики с радиоизлучением, исходящим от струй вещества, испускаемого из области, окружающей сверхмассивную черную дыру.
Источник быстрого радиовсплеска находится в пределах 100 световых лет от непрерывного радиоизлучения из ядра галактики, что позволяет предположить, что они одинаковы или физически связаны друг с другом.«Обнаружение галактики-хозяина этого FRB и расстояния до него — большой шаг вперед, но нам еще предстоит сделать гораздо больше, прежде чем мы полностью поймем, что это такое», — сказал Чаттерджи.
Другими членами группы являются Национальная радиоастрономическая обсерватория, учреждение Национального научного фонда, работающее в соответствии с соглашением о сотрудничестве с Associated Universities, Inc.; Университет Западной Вирджинии; Университет Макгилла в Монреале, Канада; и Нидерландский институт радиоастрономии.