№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Виноваты звезды: что скрывается за загадочными сигналами из космоса

Фото: M. Kornmesser / ESO

Инопланетян пока не нашли, но все равно интересно.

Астрономы уже давно научились вглядываться в дальние уголки космоса и понимать, что там происходит. Однако наша Вселенная все еще полна загадок, и не все космические сигналы удается быстро расшифровать и узнать их природу. Пожалуй, самым показательным примером являются быстрые радиовсплески (fast radio bursts, FRB). Они регистрируются радиотелескопами и представляют собой единичные радиоимпульсы длительностью несколько миллисекунд. 

Впервые и абсолютно случайно быстрый радиовсплеск был обнаружен в феврале 2007 года. Ученые проводили обработку результатов наблюдений шестилетней давности австралийского 64-метрового радиотелескопа Паркса Государственного объединения научных и прикладных исследований (CSIRO). Анализируя архивы, исследователь Дэвид Наркевич заметил необычный радиосигнал. Сигнал был единичным, мощным, но очень коротким – несколько миллисекунд. Его проверка заняла около пяти лет. Этот первый зарегистрированный всплеск (FRB 010724) иногда называют по имени руководителя группы первооткрывателей – всплеск Лоримера.

Фото: Wikimedia Commons
Первый обнаруженный быстрый радиовсплеск – «всплеск Лоримера»

Дальнейшие исследования позволили в 2013 году достоверно обнаружить четыре события приема внегалактических FRB. В дальнейшем ученые поняли, что быстрые радиовсплески – одна из самых увлекательных загадок космоса. Это чрезвычайно мощные радиосигналы из дальнего космоса, галактик, находящихся на расстоянии миллионов световых лет от Земли. Некоторые из них излучают больше энергии, чем 500 миллионов Солнц. Но при этом такие сигналы длятся доли секунды, и большинство из них не повторяются, что делает их очень сложными для прогнозирования, отслеживания и, следовательно, понимания.

До сих пор возможные объяснения этим мощным сигналам включали таких «виновников», нейтронные звезды, черные дыры, пульсары со звездами-компаньонами, взрывающиеся пульсары, магнитары и даже инопланетян.

Рассказываем о нескольких случаях, когда астрономы пытались разгадать космические сигналы. 

Источником загадочных сигналов оказалась микроволновка

Самый известный и занимательный случай, связанный с космическими сигналами, произошел в 2015 году. В 1998 году австралийские астрономы с помощью знаменитого телескопа «Паркс»  впервые получили загадочные сигналы, получившие название «перитоны». 17 лет спустя выяснилось, что источником помех были не молнии и не инопланетные цивилизации, а микроволновки, в которых сотрудники обсерватории разогревали еду.

Первые подозрения появились у ученых в январе 2015 года, когда с помощью нового передатчика они определили частоту сигнала. Она составляла примерно 2,4 гигагерц, что соответствовало частоте, на которой работают микроволновые печи (а также множество других электронных устройств, в том числе Wi-Fi-модули и 4G-модемы).

Тестирование не показывало соответствий между работой печи и логикой появления перитонов до тех пор, пока кто-то не открыл дверцу устройства до окончания нагревания блюда. Именно в этот момент и был сгенерирован очередной сигнал. Глава австралийского научного центра Саймон Джонстон впоследствии рассказал, что перитоны появлялись исключительно днем. Причина этого теперь ясна: вечером никто из сотрудников обсерватории уже не находится на рабочем месте.

Привет от далекой звезды

Несколько прорывных открытий в понимании FRB были сделаны в 2020 году. 28 апреля радиообсерватории по всему миру зафиксировали звезду находящуюся всего в 30 000 световых годах от Земли, которая вспыхнула одиночным всплеском невероятно ярких радиоволн продолжительностью 0,1 секунды. Кроме того, глобальные и космические рентгеновские обсерватории зафиксировали очень яркий рентгеновский аналог всплеска.

Астрономы выяснили, что источником FRB был магнетар Млечного Пути, обозначаемый как SGR 1935 + 2154. Магнетары – это особенно странный тип нейтронных звезд, которые насчитывают всего 20-30 км в диаметре, но обладают массой, которая в большинстве случаев превосходит солнечную. Их магнитное поле примерно в тысячу раз мощнее, чем у обычных нейтронных звезд.

Загадочные ритмичные всплески повторяются каждые 157 дней

Чуть позже астрономы обсерватории Джодрелл-Банк в Великобритании обнаружили источник быстрых радиовсплесков (FRB), который испускает повторяющиеся импульсы с определенной регулярностью. Радиовсплеск впервые был обнаружен еще в 2012 году и получил обозначение FRB 121102. Ранее исследователи полагали, что в частоте радиовсплесков нет никакой закономерности, однако теперь астрономы выяснили, что это не так. Ученые выяснили, что FRB 121102 демонстрирует многократные всплески в течение периода около 90 дней, а затем затишья в течение около 67 дней. Затем весь этот 157-дневный цикл повторяется снова. 

Фото: Gemini Observatory
Местонахождение источника FRB 121102.

Странный сигнал из центра Галактики

Однако радиовсплесками загадочные сигналы из космоса не ограничиваются. Так, в октябре 2021 года международная группа ученых из Австралии, Германии, США, Канады, Южной Африки, Испании и Франции объявила, что нашла необычные сигналы, исходящие со стороны центра Млечного Пути. По словам исследователей, обнаруженные радиоволны не соответствуют ни одной из известных на сегодня схем переменного радиоисточника и могут указывать на новый класс звездных объектов.

«Самым странным свойством этого нового сигнала является то, что он имеет очень высокую поляризацию. Это означает, что его свет колеблется только в одном направлении, но это направление вращается со временем. Яркость объекта также резко меняется – в 100 раз – и сигнал включается и выключается, по всей видимости, случайным образом. Мы никогда не видели ничего подобного», – заявил Цзитенг Ван, ведущий автор исследования.

По словам Вана, сначала ученые решили, что источником может быть пульсар – очень плотный тип вращающейся мертвой звезды, однако затем пришли к выводу, что это не так. После обнаружения шести радиосигналов от источника в течение девяти месяцев в 2020 году астрономы попытались найти объект в видимом свете, но безуспешно. Затем они обратились к радиотелескопу Паркса в Новом Южном Уэльсе, но также не смогли обнаружить источник.

Фото: Wikimedia Commons
Радиотелескоп «Паркс» в Австралии

Пока объяснить природу сигнала, условно названного транзиентным радиоисточником, ученые не смогли. Информация, которой располагают ученые, имеет некоторые параллели с другим появляющимся классом загадочных объектов, известных как радиопереходные процессы в Галактическом центре, но есть и отличия.