Самый далёкий быстрый радиовсплеск связали с молодой карликовой галактикой

Астрономы обнаружили самый далёкий из известных быстрых радиовсплесков — FRB 20240304B. Сигнал длился около одной тысячной секунды, но преодолел примерно 80% истории Вселенной, прежде чем достиг Земли. Исследование опубликовано в журнале Science.

Быстрые радиовсплески, или FRB, представляют собой короткие и чрезвычайно мощные импульсы радиоизлучения. Они возникают в разных участках неба и обычно длятся доли секунды, поэтому установить их происхождение долгое время было крайне сложно. Несмотря на почти два десятилетия наблюдений, астрономы всё ещё не уверены, какие именно объекты порождают эти сигналы.

Сигнал из эпохи максимального звездообразования

FRB 20240304B зарегистрировали в марте 2024 года с помощью радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке. Комплекс состоит из 64 антенн и расположен в национальном парке Meerkat. После обнаружения всплеска исследователи направили на предполагаемую область неба два наземных телескопа, однако галактику-хозяина найти не удалось.

Тогда к наблюдениям подключили космический телескоп «Джеймс Уэбб», обладающий высокой чувствительностью в инфракрасном диапазоне. Он обнаружил небольшую карликовую галактику, в которой активно формируются звёзды. По словам ведущего автора работы Маниши Калеб из Сиднейского университета, учёные ожидали увидеть крупную и хорошо сформировавшуюся галактику, но вместо этого нашли объект примерно в тысячу раз менее массивный.

Всплеск возник примерно через три миллиарда лет после Большого взрыва — в период, который называют «космическим полуднем». В это время темпы звездообразования во Вселенной достигали максимума. При этом галактика-хозяин оказалась очень молодой: большая часть её звёзд могла сформироваться всего за последние 30 миллионов лет.

Почему учёные говорят о магнетаре

Характеристики галактики указывают на магнетар как на наиболее вероятный источник FRB. Магнетары — это нейтронные звёзды с чрезвычайно сильными магнитными полями. Они могут появиться через несколько миллионов лет после рождения массивной звезды и относительно быстро высвободить часть запасённой магнитной энергии.

Другой распространённый сценарий предполагает столкновение двух нейтронных звёзд. Такие события способны привести к образованию чёрной дыры или сверхмассивной нейтронной звезды, а также сопровождаются синтезом тяжёлых элементов, включая золото. Однако двойные нейтронные звёзды могут обращаться друг вокруг друга миллиарды лет до слияния. Поэтому этот вариант хуже согласуется с молодой галактикой, где активно рождаются звёзды.

Дополнительную ценность всплеску придало его распространение через космическое пространство. По пути к Земле сигнал изменился под воздействием двух крупномасштабных структур. Благодаря этому астрономы обнаружили ранее неизвестную группу галактик примерно в 3,5 миллиарда световых лет от нас. Кроме того, в сигнале сохранились сведения об ионизированном веществе скопления Девы — ближайшей к Земле подобной структуры, расположенной примерно в 54 миллионах световых лет.

Таким образом, FRB оказались не только способом изучать далёкие источники кратковременного радиоизлучения. Эти сигналы могут работать как своеобразные космические фонари, позволяя исследовать невидимое вещество между галактиками и уточнять историю формирования структур во Вселенной.