Недавний быстрый радиовсплеск ставит под сомнение то, что астрономы считали известным

Местоположение быстрого радиовсплеска, обозначенное овальными контурами, находится на окраине массивной эллиптической галактики, желтый овал справа. Автор: Gemini Observatory

Прошлым летом астроном Кэлвин Льюнг с воодушевлением обработал данные с недавно введенного в эксплуатацию радиотелескопа, чтобы точно определить источник повторяющихся всплесков интенсивных радиоволн — так называемых быстрых радиовсплесков (FRB), — исходящих откуда-то из северного созвездия Малой Медведицы.

Леунг, получатель стипендии Miller Postdoctoral Fellowship в Калифорнийском университете в Беркли, надеется в конечном итоге понять происхождение этих загадочных всплесков и использовать их в качестве зондов для отслеживания крупномасштабной структуры Вселенной, ключа к ее происхождению и эволюции. Он написал большую часть компьютерного кода, который позволил ему и его коллегам объединить данные с нескольких телескопов для триангуляции положения всплеска с точностью до толщины волоса на расстоянии вытянутой руки.

Волнение сменилось недоумением, когда его коллеги, работавшие в рамках Канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода (CHIME), направили оптические телескопы на место и обнаружили, что источник находился на отдаленной окраине давно умершей эллиптической галактики, которая по всем правилам не должна содержать звезду, способную производить эти всплески.

Вместо того чтобы обнаружить ожидаемый «магнетар» (сильно намагниченную вращающуюся нейтронную звезду, оставшуюся после коллапса ядра молодой массивной звезды), «теперь возник вопрос: как вы собираетесь объяснить присутствие магнетара внутри этой старой мертвой галактики?» — сказал Льюнг.

Молодые звездные остатки, которые, по мнению теоретиков, производят эти миллисекундные всплески радиоволн, должны были давно исчезнуть в галактике возрастом 11,3 миллиарда лет, расположенной в 2 миллиардах световых лет от Земли и массой более чем в 100 миллиардов раз превышающей массу Солнца.

«Это не только первый FRB, обнаруженный за пределами мертвой галактики, но по сравнению со всеми другими FRB, он также находится дальше всего от галактики, с которой он связан. Местоположение FRB удивительно и поднимает вопросы о том, как такие энергичные события могут происходить в регионах, где не образуются новые звезды», — сказал Вишванги Шах, докторант Университета Макгилла в Монреале, Канада, который уточнил и расширил первоначальные расчеты Льюнга относительно местоположения всплеска, названного FRB 20240209A.

Льюнг, соавтор обеих статей, является ведущим разработчиком трех сопутствующих телескопов — так называемых аутригеров — для оригинальной радиорешетки CHIME, расположенной недалеко от Пентиктона, Британская Колумбия. Он был наставником Шаха в Университете Макгилла, пока Льюнг был докторантом в Массачусетском технологическом институте (MIT), а затем получил постдокторскую стипендию Эйнштейна в Калифорнийском университете в Беркли до своей стипендии Миллера.

Новый аутригер CHIME в Калифорнии

Третья аутриговая радиорешетка будет запущена на этой неделе в обсерватории Хэт-Крик, объекте в Северной Калифорнии, ранее принадлежащем и управляемом Калифорнийским университетом в Беркли, а теперь управляемом Институтом SETI в Маунтин-Вью. Вместе эти четыре решетки значительно улучшат способность CHIME точно определять местоположение FRB.

«В сочетании с тремя аутригерами мы должны быть в состоянии точно определять один FRB в день в его галактике, что является существенным», — сказал Льюнг. «Это в 20 раз лучше, чем CHIME с двумя аутригерными массивами».

С этой новой точностью оптические телескопы могут поворачиваться, чтобы определить тип звездных групп — шаровые скопления, спиральные галактики — которые производят всплески, и, с большой долей вероятности, определить звездный источник. Из примерно 5000 источников, обнаруженных на сегодняшний день — более 95% из которых были обнаружены CHIME — лишь немногие были изолированы от конкретной галактики, что затрудняет попытки подтвердить, являются ли источником магнетары или какой-либо другой тип звезд.

Как подробно описано в новой статье, Шах усреднил множество всплесков из повторяющегося FRB, чтобы улучшить точность определения местоположения, обеспечиваемую массивом CHIME и одним массивом аутригеров в Британской Колумбии. После его открытия в феврале 2024 года астрономы зарегистрировали еще 21 всплеск до 31 июля. С момента подачи статьи Шион Эндрю из Массачусетского технологического института включил данные со второго аутригера в обсерватории Грин-Бэнк в Западной Вирджинии, чтобы подтвердить опубликованную позицию Шаха с точностью в 20 раз большей.

«Этот результат бросает вызов существующим теориям, связывающим происхождение FRB с явлениями в звездообразующих галактиках», — сказал Шах. «Источник может находиться в шаровом скоплении, плотной области старых мертвых звезд за пределами галактики. Если это подтвердится, FRB 20240209A станет всего лишь вторым FRB, связанным с шаровым скоплением».

Однако она отметила, что другой FRB, возникший в шаровом скоплении, был связан с живой галактикой, а не со старой эллиптической, в которой звездообразование прекратилось миллиарды лет назад.

«Очевидно, что еще много интересного предстоит сделать в отношении FRB, и что их окружение может стать ключом к разгадке их секретов», — сказала Тарране Эфтехари, которая является стипендиатом Эйнштейна в Северо-Западном университете и была первым автором второй статьи.

«CHIME и его телескопы-аутригеры позволят нам проводить астрометрию на уровне, недоступном космическому телескопу Хаббла или космическому телескопу Джеймса Уэбба. Им предстоит углубляться в поиски источника», — добавил Льюнг. «Это потрясающий радиотелескоп».

Больше информации: Vishwangi Shah et al, A Repeating Fast Radio Burst Source in the Outskirts of a Quiescent Galaxy, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ad9ddc
T. Eftekhari et al, The Massive and Quiescent Elliptical Host Galaxy of the Repeating Fast Radio Burst FRB 20240209A, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ad9de2

Источник: University of California - Berkeley