Наблюдения подтверждают плазменно-пузырьковое происхождение устойчивого радиоизлучения от быстрых радиовсплесков
FRB были открыты чуть более десяти лет назад и в основном происходят из внегалактических источников. Однако их происхождение до сих пор остается неясным, и астрофизики всего мира прилагают огромные усилия, чтобы понять физические процессы, лежащие в их основе.
В очень редких случаях быстрая вспышка, характерная для FRB, совпадает с постоянным излучением, которое также наблюдается в радиодиапазоне. В новом исследовании, проведенном под руководством Итальянского национального института астрофизики (INAF), зарегистрировано самое слабое постоянное радиоизлучение, когда-либо обнаруженное для FRB на данный момент.
Объектом исследования является FRB20201124A, быстрый радиовсплеск, обнаруженный в 2020 году, источник которого находится на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас. Наряду с исследователями INAF, в сотрудничестве участвуют университеты Болоньи, Триеста и Калабрии (Италия), а также международные исследовательские институты и университеты Китая, США, Испании и Германии.
Наблюдения проводились с помощью самого чувствительного радиотелескопа в мире — Very Large Array (VLA) в США. Полученные данные позволили ученым подтвердить теоретическое предсказание о том, что в основе постоянного радиоизлучения быстрых радиовсплесков лежит плазменный пузырь. Результаты исследования опубликованы сегодня в журнале Nature.
«Мы смогли продемонстрировать с помощью наблюдений, что постоянное излучение, наблюдаемое вместе с некоторыми быстрыми радиовсплесками, ведет себя так, как ожидается по модели небулярной эмиссии, то есть «пузырь» ионизированного газа, который окружает центральный двигатель», — объясняет Габриэле Бруни, исследователь INAF в Риме и ведущий автор новой статьи.
«В частности, благодаря радионаблюдениям одного из ближайших к нам всплесков мы смогли измерить слабое постоянное излучение, исходящее из того же места, что и FRB, расширив изученный до сих пор диапазон радиопотоков для этих объектов на два порядка».
Это исследование также помогает уточнить природу двигателя, приводящего в действие эти загадочные радиовспышки. Согласно новым данным, в основе явления лежит магнетар (сильно намагниченная нейтронная звезда) или рентгеновская бинарная система с высокой активностью, то есть бинарная система, состоящая из нейтронной звезды или черной дыры, аккрецирующей материал звезды-компаньона с очень интенсивной скоростью.
Фактически, ветры, создаваемые магнетаром или рентгеновским бинаром, могли бы «взорвать» плазменный пузырь, порождающий постоянное радиоизлучение. Таким образом, существует прямая физическая связь между двигателем FRBs и пузырем, который находится в непосредственной близости от него.
Мотивацией для проведения этой наблюдательной кампании послужила другая работа под руководством Луиджи Пиро из INAF, который также является соавтором новой статьи. В своей предыдущей работе исследователи идентифицировали постоянное излучение в галактике-хозяине этого FRB, но они еще не измерили положение с достаточной точностью, чтобы связать эти два явления.
«В новой работе мы провели кампанию с более высоким пространственным разрешением на VLA, а также наблюдения в разных диапазонах с помощью интерферометра NOEMA и телескопа Gran Telescopio Canarias (GranTeCan), что позволило нам восстановить общую картину галактики и обнаружить наличие компактного радиоисточника — плазменного пузыря FRB — погруженного в звездообразующую область», — добавляет Пиро.
«Тем временем была опубликована и теоретическая модель туманности, что позволило нам проверить ее достоверность и, наконец, подтвердить саму модель».
Большая часть работы была направлена на то, чтобы исключить, что постоянное радиоизлучение исходит из звездообразующей области и, следовательно, не связано физически с источником FRB. Для этого в ходе наблюдений NOEMA в миллиметровом диапазоне измерялось количество пыли, которая является индикатором «затуманенных» звездообразующих областей, а в ходе оптических наблюдений GranTeCan измерялось излучение ионизированного водорода, которое также является индикатором скорости звездообразования.
«Оптические наблюдения были важным элементом для изучения области FRB с пространственным разрешением, аналогичным радио наблюдениям», — отмечает соавтор исследования Элиана Палацци из INAF в Болонье. «Картирование водородной эмиссии на таком высоком уровне детализации позволило нам вывести местную скорость звездообразования, которая, как мы обнаружили, слишком мала, чтобы оправдать непрерывное радиоизлучение».
Большинство FRB не демонстрируют постоянного излучения. До сих пор этот тип излучения был связан только с двумя FRB — оба, однако, с такой низкой яркостью, что не позволяли проверить предложенную модель.
FRB20201124A, напротив, находится на большом, но не чрезмерном расстоянии, что позволило измерить постоянное излучение, несмотря на его низкую яркость. Понимание природы постоянного излучения позволяет исследователям добавить кусочек к головоломке о природе этих загадочных космических источников.
Поделитесь в вашей соцсети👇
