Žemę pasiekė paslaptingi radijo bangų pliūpsniai: iš tokios vietos kosmose astronomai signalų sulaukti nesitikėjo

Astronomai susekė, kad jie sklinda iš už 11,7 mln. šviesmečių esančios galaktikos. Tai reiškia, kad tai artimiausi žinomi ekstragalaktiniai greitieji radijo bangų pliūpsniai – 40 kartų arčiau nei kitas artimiausias ekstragalaktinis signalas.

Maža to, jie pastebimi ir kamuoliniuose spiečiuose – labai senų žvaigždžių grupėse, kur surasti signalų pliūpsniais besispjaudančią žvaigždę tikimasi mažiausiai.

Šis atradimas pateikia kitokį šių žvaigždžių susiformavimo mechanizmą – pasirodo, FRB gali sklisti iš platesnio aplinkos spektro, nei galvojome.

FRB masino mokslininkus nuo pirmo užfiksavimo 2007-iais. Juos sudaro nepaprastai galingi signalai iš giliojo kosmoso, už milijonų šviesmečių, kai kurie skleidžia didesnę nei 500 mln. Saulių energiją ir yra aptinkami radijo bangų ilgio diapazone.

Kadangi šie pliūpsniai yra nepaprastai trumpi, trunkantys mažiau nei akimirką – kelias milisekundes – ir daugelis nepasikartoja, todėl labai sunku juos nuspėti, susekti ir suvokti.

Analizuodami šių radijo signalų struktūrą, astronomai prisirišo prie vieno objekto, galinčio juos sukelti: tai maži objektai, tokie kaip neutroninės žvaigždės.

2020-iais pasiektas nepaprastas proveržis. FRB pavyko aptikti Paukščių Tako galaktikoje. Jį skleidė magnetaras.

Magnetarai – iš kurių dar ne visi patvirtinti – yra reto tipo neutroninės žvaigždės. Tai suiręs mirusios žvaigždės, kurios masė buvo 8–30 kartų didesnė nei Saulės, branduolys. Neutroninės žvaigždės yra mažos ir tankios, maždaug 20 km skersmens, o jų didžiausia masė – maždaug dviejų Saulių.

Magnetarai, ką jau galima spręsti iš pavadinimo, prie viso mišinio prideda visiškai beprotišką magnetinį lauką, kuris maždaug kvadrilijoną kartų galingesnis nei Žemės magnetinis laukas, ir tūkstantį kartų galingesnis nei įprastos neutroninės žvaigždės.

Tai mus sugrąžina prie FRB 20200120E. Jis gana neįprastas greitųjų radijo bangų pliūpsniams, nes savo pliūpsnius kartoja, tačiau, nepaisant to, jis puikiai atitinka charakteristiką.

Kadangi pliūpsniai kartojasi, astronomai galėjo lengviau nustatyti jo kilmės vietą. Analizuodami kitas signalo ypatybes, nustatė, kad pliūpsniai skriejo santykinai trumpą atstumą.

Signalas 2021-iais juos atvedė į didelę spiralinę galaktiką, vadinamą M81, tačiau kilo abejonių. Tiksliau, mokslininkai tikėjo, kad susekė FRB 20200120E iki kamuolinio spiečiaus.

Šią savaitę „Nature“ paviešintame tyrime astronomų komanda patvirtino tą vietą.

Štai čia ir problema. Kamuoliniai spiečiai yra kompaktiškos, dažniausiai labai senų mažos masės, neviršijančios Saulės masės, žvaigždžių grupės. Manoma, kad visos jų žvaigždės susiformavo iš to paties dujų debesies ir tuo pačiu metu. Kaip ir mažas miestelis, šios žvaigždės ramiai nugyvena savo gyvenimą.

Neutroninės žvaigždės, kaip jau minėjome anksčiau, susiformuoja iš didesnės masės žvaigždžių, kurios taip pat pasižymi žymiai trumpesne pagrindinės sekos (vandenilio deginimo) gyvenimo trukme – kaip OB tipo žvaigždės. Bendra taisykle laikoma, kad nereikia tikėtis rasti neutroninių žvaigždžių ar magnetarsų kamuoliniame spiečiuje.

„Skelbiame stebėjimus, lokalizavusius radijo bangų pliūpsnį žvaigždžių spiečiuje, siejamame su M81, kuris dviem parsekais toliau nuo optinio spiečiaus centro. Kamuoliniuose spiečiuose sutelktos senos žvaigždinės populiacijos, veikiančios FRB modelius, kurie sužadina jaunus magnetarus, susiformavusius suirusio branduolio sopernovoje“, – savo straipsnyje rašo tyrėjai.

Baimintis nevertėtų – tai labai įdomus precedentas.

Kamuoliniame spiečiuje vis randama greitai besisukanti neutroninė žvaigždė, vadinama milisekundiniu pulsaru. Kadangi kamuoliniai spiečiai yra labai tankiai apkrauti, žvaigždės gali susidurti ir sukurti objektus, tokius kaip žemos masės rentgeno spindulių binares žvaigždes ir pulsarus.

Remiantis tyrimo komanda, tai pristato kitą įdomų magnetarų formacijos mechanizmą – už milžiniškos žvaigždės suirusio branduolio supernovos. Mažos masės baltoji nykštukė, sąveikaujanti su kitos žvaigždės išaugusia mase, gali įgauti pakankamai masės, kad susidurtų su neutronine žvaigžde, arba dvi baltosios nykštukės gali susijungti į vieną.

Taip pat tikėtina, kad FRB šaltinis ne magnetaras, o žemos masės rentgeno spindulių dvinarė žvaigždė, tokia kaip baltoji nykštukė, neutroninė žvaigždė ar neutroninė žvaigždė ir egzoplaneta. Tai gali būti ir auganti juodoji skylė.

Šiems paaiškinimams trūksta įrodymų. Nėra rentgeno ar gama spindulių aktyvumo, įprastai esančio prie šių sistemų, bet to negalima atmesti.

Kad ir koks bebūtų atsakymas, panašu, kad FRB 20200120E gali pakeisti situaciją. Tai arba išmokys mus kažko naujo apie žvaigždžių susidūrimus kamuoliniuose spiečiuose, arba atvers naujus informacijos kanalus apie greitųjų radijo bangų pliūpsnių susiformavimą.

Kadangi tai pasikartojantis FRB, esantis taip arti mūsų, jis suteikia retą galimybę atidžiai ištirti šiuos paslaptingus signalus.

Rezultatai pateikti „Nature“ žurnale.

Ankstesnė šio straipsnio versija buvo publikuota 2021 metais, kai tyrimas dar buvo nerecenzuotas.