Рекордный радиовсплеск: JWST обнаружил сигнал из галактики возрастом 3 миллиарда лет
Астрономы обнаружили самый далёкий всплеск радиосигналов из когда-либо виденных: взрыв, излучающий волны энергии с расстояния более 10 миллиардов световых лет.
Это событие, названное FRB 20240304B, известно как быстрый радиовсплеск (FRB). Астрономы обнаружили тысячи FRB до этого. Но поскольку эти события длятся всего миллисекунды, их чрезвычайно трудно изучать, и их происхождение остаётся неясным.
Однако в этом случае астрономам удалось использовать массив радиотелескопов и космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), чтобы картировать событие, при этом JWST сузил точную галактику-хозяина, из которой пришёл FRB 20240304B. Исследование, опубликованное в четверг (8 октября) в журнале Science, проливает больше света на время, когда Вселенной было всего около 3 миллиардов лет, показывая, что FRB возникли рано в истории нашего космоса. Обнаружение более чем удваивает предыдущий рекорд расстояния для FRB.
Что такое быстрые радиовсплески?
Быстрые радиовсплески (FRB) — это загадочные вспышки радиоволн, которые длятся всего несколько миллисекунд, но выделяют огромное количество энергии. За это короткое время они могут излучать столько энергии, сколько Солнце излучает за несколько дней.
С момента первого обнаружения в 2007 году астрономы зафиксировали тысячи FRB. Однако их происхождение остаётся одной из главных загадок современной астрофизики. Некоторые FRB повторяются, другие — нет. Некоторые связаны с известными галактиками, другие — с пустыми областями неба.
Одной из ведущих гипотез является то, что FRB генерируются магнетарами — сильно намагниченными нейтронными звёздами, которые образуются после взрывов сверхновых. Магнетары обладают магнитными полями в квадриллион раз сильнее, чем у Земли, и могут производить мощные вспышки излучения.
Как JWST помог обнаружить рекордный FRB?
Древний FRB был первоначально обнаружен с помощью MeerKAT, массива из 64 радиотелескопов в Южной Африке. Нанаяккара сказал, что MeerKAT revealed «как обнаружение быстрого радиовсплеска, так и, что важно, очень точное положение на небе».
Исследователи знали, что FRB находится далеко, из-за большой дисперсии радиосигнала, но первоначальные поиски с помощью мощных наземных телескопов «не увидели практически ничего; это выглядело как пустое небо», сказали исследователи Live Science. «Наиболее вероятным объяснением было то, что галактика была просто слишком тусклой, чтобы быть обнаруженной в тех наблюдениях. Вот где JWST стал преобразующим».
Научная команда успешно получила время на JWST с помощью программы под названием Director’s Discretionary Time, которая направлена на наблюдения, чувствительные ко времени. Исследователи начали с использования ближней инфракрасной камеры JWST, чтобы проследить радиосигнал и сделать очень глубокое изображение целевой области.
«Вдруг — вот она: очень тусклая галактика почти точно там, где мы ожидали увидеть хозяина FRB», — сказал Нанаяккара. Исследователи затем использовали ближний инфракрасный спектрограф JWST, чтобы получить спектр, который показал водород и кислород.
«Эти спектральные особенности действуют как отпечатки пальцев: поскольку мы знаем длины волн, на которых они производятся в лаборатории, мы можем измерить, насколько они смещены расширением Вселенной», — объяснил Нанаяккара. «Это дало нам очень точное красное смещение около 2,15. Мы, таким образом, видим эту галактику такой, какой она была, когда Вселенной было всего около трёх миллиардов лет, то есть примерно одна пятая её текущего возраста».
Что это говорит о FRB?
Поскольку галактика-хозяин довольно молода, это поддерживает идею о том, что по крайней мере некоторые FRB генерируются магнетарами, которые более вероятны в молодых галактиках, где происходит интенсивное звездообразование, сказала команда.
Наблюдения JWST также показали, что галактика-хозяин была меньше, чем ожидалось, была «бедной металлами» (имела мало элементов, кроме водорода и гелия) и формировала много звёзд. Эти характеристики могли бы предложить новые ключи к пониманию сред, в которых возникают FRB.
Команда планирует продолжать охоту за FRB с помощью JWST. «Мы пока не знаем, какими будут источники», — сказал Нанаяккара, поскольку это зависит от того, что появится в небе и будет замечено наземными радиотелескопами. «Как только наши радиотелескопы найдут и локализуют подходящий новый источник, мы сможем запустить наблюдения JWST. Так что это довольно захватывающе, потому что мы действительно не знаем, что найдём, когда объединим мощь этих двух типов телескопов».
Для астрономов это открытие — ещё один шаг к разгадке тайны FRB. Для JWST — подтверждение его способности изучать самые далёкие и тусклые объекты во Вселенной. Для науки — напоминание о том, что даже самые мощные инструменты иногда находят неожиданные вещи.
Одно ясно: быстрые радиовсплески остаются одной из самых интригующих загадок современной астрофизики, и JWST играет ключевую роль в их разгадке.
Источники: Science, Live Science, Сиднейский институт астрономии, MeerKAT, космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), Маниша Калеб, Темия Нанаяккара.
