Быстрый радиовсплеск происходит из таинственной "мертвой" галактики

Загадка быстрых радиовсплесков (FRB), которая годами озадачивала астрономов, является более разнообразной, чем предполагалось ранее: теперь это событие обнаружено из неожиданного места -- древней мертвой галактики.

Об открытии рассказывает издание "Последние события".

С тех пор, как астрономы обнаружили первый FRB в 2007 году, создавалось согласование между ними относительно гипотезы, что всплески происходят от магнетаров, которые образовались в результате коллапса ядра сверхновой в молодой галактике. Теперь исследователи пересматривают эти предположения, поскольку недавно открытый FRB не соответствует стандартному поведению, согласно результатам двух новых исследований.

"Этот новый FRB показывает нам, что именно тогда, когда вы думаете, что понимаете астрофизическое явление, вселенная разворачивается и удивляет нас", - сказал ведущий автор одной из работ Вэнь-Фай Фонг. "Этот "диалог" со Вселенной -- это то, что делает нашу отрасль астрономии временной области такой невероятно увлекательной".

В феврале 2024 года астрономы впервые обнаружили FRB 20240209AA с помощью Канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода (CHIME). За миллисекунды вспышка высвободила больше энергии, чем наше Солнце за год. В период с февраля по июль произошло 22 таких события, шесть из которых были подтверждены с помощью телескопа, расположенного в нескольких километрах от CHIME. CHIME имеет несколько наземных спутников, которые называются аутригерами, чтобы точнее определить, где в небе зарождаются FRB.

Вооружившись этими координатами, команда расширила свои исследования, включив в них другие передовые платформы зондирования для определения источников FRB.

Кроме того, Тарранех Эфтехари, ведущий автор одного исследования и соавтор другого, является главным исследователем Большой и долгосрочной программы обсерватории Gemini. Она сказала: "Это дает ей доступ к сотням часов в течение нескольких лет, посвященных изучению быстрых радиовсплесков. Эта программа только началась, так что с этим новым открытием мы начали ее с треском!"

После сопоставления данных, собранных командой, их анализ дал несколько шокирующих результатов. Астрономы были поражены, когда обнаружили эллиптическую галактику возрастом 11,3 миллиарда лет на расстоянии 2 миллиардов световых лет от Земли, а не более молодую разновидность, которая обычно ассоциируется с FRB. Затем команда провела компьютерное моделирование и установила, что галактика в 100 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца и является чрезвычайно яркой.

"Мы, безусловно, были удивлены, когда обнаружили, что эта галактика невероятно старая -- намного старше любой другой галактики-хозяина FRB, которую мы видели до сих пор", - говорит Эфтехари. "Когда мы тестировали наши симуляции с различными предположениями, наши выводы оставались последовательными".

"Похоже, что это самая массивная галактика-хозяин FRB на сегодня", - добавляет Эфтехари. "Это одна из самых массивных галактик в космосе".

Кроме того, FRB не соответствует нормам, поскольку возник на расстоянии 130 000 световых лет от галактического центра в пустынном регионе космоса. Обычно ожидается, что FRB должны возникать из более централизованного места.

"Среди популяции FRB этот FRB расположен дальше всего от центра своей галактики", - сказала Вишванги Шах, аспирант Макгилла, которая возглавляла усилия по определению происхождения FRB. "Это одновременно удивительно и захватывающе, поскольку ожидается, что FRB зарождаются внутри галактик, часто в звездных регионах. Расположение этого FRB так далеко за пределами своей галактики вызывает вопрос о том, как такие энергичные события могут происходить в регионах, где не образуются новые звезды".

В 2022 году международная команда обнаружила еще один FRB, исходивший из краев своей галактики. Эта вспышка произошла на периферии спиральной галактики M81, на расстоянии около 12 миллионов световых лет от Земли. Несмотря на то, что события происходят из разных типов галактик, спиральных и эллиптических, они были удивительно похожими.

"Несколько лет назад M81 FRB была неожиданно обнаружена внутри плотного скопления звезд, которое называется шарообразным скоплением", - сказал Фонг. "Это событие единолично остановило традиционный ход мыслей и заставило нас исследовать другие сценарии возникновения FRB. С тех пор ни один FRB не был замечен подобным образом, что заставило нас считать, что это было одноразовое открытие -- до сих пор".

"На самом деле, этот FRB может быть двойником события M81. Она находится далеко от своей родной галактики (далеко от того места, где рождаются звезды), а звездная популяция в ее родной галактике чрезвычайно старая. Она пережила свой расцвет и сейчас доживает свой век", - продолжает Фонг. "В то же время, такая старая среда заставляет нас переосмыслить наши стандартные модели родоначальников FRB и обратиться к более экзотическим каналам формирования, что является очень интересным".

Эти недавние FRB противоречат подавляющему большинству других почти 100 известных FRB, которые, как полагают, происходят от магнетаров в центре молодых галактик.

Одно из новых исследований пришло к выводу, что плотное шаровидное скопление, вероятное местонахождение магнетаров, образовалось из старых звезд необычными методами.

"Происхождение этого повторяющегося FRB из шаровидного скопления является наиболее вероятным сценарием для объяснения того, почему этот FRB расположен за пределами своей галактики-хозяина", - сказала Шах. "Если так, то это сделает этот FRB лишь вторым FRB, о котором известно, что он находится в шарообразном скоплении. Если нет, нам придется рассматривать альтернативные экзотические сценарии происхождения FRB".

"Очевидно, что существует еще много захватывающих открытий, когда дело доходит до FRB, - добавляет Эфтехари, - и что их среда может содержать ключ к раскрытию их тайн".

Как отметил Фонг, программа Gemini имеет захватывающий старт, но это только начало.

"Благодаря нашей обширной и длительной программе Gemini и аутригерам CHIME, которые точно определят местонахождение сотен FRB в небе, мы имеем уникальную возможность исследовать разнообразие сред, из которых происходят эти таинственные сигналы", - сказала Эфтехари, подчеркнув, как она и ее коллеги будут использовать эту инициативу в будущем.

Даже располагая всеми этими ресурсами, команда стремится еще больше расширить сферу своего влияния, получив желаемое время на космическом телескопе имени Джеймса Уэбба.

"Для этого конкретного события мы подали заявку на телескоп Джеймса Уэбба в надежде изучить непосредственное окружение вокруг FRB, чтобы узнать больше о его точном происхождении", - сказала Эфтехари.

"В более широком смысле, поскольку мы собираем больше данных и определяем местонахождение FRB в галактиках, мне интересно посмотреть, начнут ли появляться какие-то закономерности", - подытожила Эфтехари, отметив, что остается много вопросов.

"Обнаружим ли мы, что повторяющиеся FRB чаще случаются в галактиках определенного типа? Существуют ли какие-то корреляции между самими сигналами FRB и типами галактик, в которых они возникают?"

Статья "Массивная и спокойная эллиптическая галактика-хозяин повторяющегося быстрого радиовсплеска FRB 20240209A" появилась 21 января 2025 года в The Astrophysical Journal Letters.