Интеграция данных с двух крупнейших радиотелескопов позволила отвергнуть гипотезы о том, что источником регулярно повторяющихся быстрых радиовсплесков FRB 20180916B является двойная система, где взаимодействуют звездные ветры и межзвездная среда, либо нейтронная звезда, окруженная густым веществом. Вместо этого было установлено, что сигналы исходят от изолированного медленно вращающегося магнетара с относительно чистой окрестностью. Описание исследования опубликовано в журнале Nature.
«Радиоволны низкой частоты испытывают трудности при прохождении плотных туманностей, возникших после взрывов звезд. Поэтому мы стремились зафиксировать радиоизлучение с большой длиной волны, чтобы исключить возможность того, что быстрые радиовсплески генерируются, например, нейтронными звездами, недавно сформировавшимися в результате вспышки сверхновой и все еще окруженными веществом. Это также позволило отбросить модель, согласно которой плотный звездный ветер периодически затеняет низкочастотные сигналы от источника», – объяснил Йери ван Леувен, один из авторов исследования из Нидерландского института радиоастрономии.
Быстрые радиовсплески представляют собой одни из самых мощных вспышек, расположенные за пределами видимости человеческого глаза. Продолжительность таких вспышек составляет всего около одной тысячной секунды, однако для их формирования требуется колоссальная энергия. На текущий момент точная природа этих явлений остается невыясненной. Некоторые из них являются единичными, другие – повторяющимися, а в уникальном случае с FRB 20180916B они еще и характеризуются определенным периодом.
Наличие стабильного периода источника породило ряд теорий, согласно которым быстрые радиовсплески генерируются парой звезд, вращающихся вокруг общего центра масс, что в сочетании со звездными ветрами создает выраженную периодичность.
«Согласно прогнозам, мощный звездный поток, исходящий от спутника источника быстрых радиовсплесков, должен был обеспечить выход основной части коротковолнового радиоизлучения за пределы системы, в то время как радиоволны с большой длиной волны должны были остаться преимущественно или полностью заблокированными», – заявила Инес Пастор-Маразуэла, ведущий автор исследования из Амстердамского университета (Нидерланды).
Для проверки выдвинутой гипотезы группа астрономов объединила радиотелескопы LOFAR и WSRT в единую сеть, что позволило им одновременно наблюдать за FRB 20180916B на двух различных длинах волн – 21 сантиметр и 3 метра. Оба инструмента создавали «радиофильмы», состоящие из тысяч кадров в секунду, а суперкомпьютер с использованием алгоритмов машинного обучения регистрировал быстрые радиовсплески от источника.
«После детального анализа данных и их сопоставления мы испытали значительное удивление. Существующие модели, призванные объяснить периоды FRB 20180916B, предполагают, что всплески должны иметь исключительно короткую длину волны или же длиться в ней значительно дольше. Однако наши наблюдения показали, что в течение двух дней регистрировались сигналы с короткой длиной волны, а затем еще три дня – с длинной. Это позволило отвергнуть первоначальную концепцию о двойной системе и сделать вывод о том, что источником FRB 20180916B может являться исключительно изолированный медленно вращающийся магнетар», – пояснила Инес Пастор-Маразуэла.
Данное открытие имеет большое значение, поскольку оно указывает на возможность проникновения длинноволнового радиоизлучения сквозь окружающую среду источника быстрого радиовсплеска и предоставляет дополнительный инструмент для поиска неуловимой «недостающей» барионной материи во Вселенной.
