Швидкі радіоімпульси є одними з найпотужніших і при цьому найзагадковіших астрономічних явищ. Вони виділяють за мілісекунду більше енергії, ніж наше Сонце за кілька днів. І хоча більшість з них дійсно тривають лише мілісекунди, трапляються рідкісні випадки, коли швидкі радіоімпульси повторюються. І астрономи досі не можуть з впевненістю відповісти, що їх викликає.
Зараз спеціальні обсерваторії та міжнародні групи науковців збільшили кількість подій, доступних для вивчення. В цьому допоміг канадський радіотелескоп CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). В рамках співпраці науковці використовували новий тип алгоритму та знайшли докази 25 нових повторюваних швидких радіоімпульсів в даних CHIME, які були отримані в період з 2019 по 2021 рік.
Попри свою загадкову природу, імпульси відбуваються часто, але жодна з запропонованих теорій чи моделей не може повністю пояснити всі властивості спалахів або їхніх джерел. Вважається, що деякі з них спричинені нейтронними зірками та чорними дірами (через високу щільність енергії навколо них), але більша частина все одно не піддається класифікації. Через це існують й інші теорії – від пульсарів і магнетарів до великих галактик і навіть сигналів від позаземних цивілізацій.
Спочатку CHIME був розроблений для вимірювання історії розширення Всесвіту шляхом виявлення нейтрального водню. Приблизно через 370 тис. років після Великого вибуху Всесвіт був пронизаний цим газом, і астрономи та космологи називають цей час «Темним періодом». Він закінчився приблизно через 1 млрд років після Великого вибуху, коли перші зірки та галактики почали реіонізувати нейтральний водень.
Зокрема, CHIME був розроблений для виявлення довжини хвилі світла, яку поглинає і випромінює нейтральний водень, однак з того часу довів, що ідеально підходить для вивчення швидких радіоімпульсів завдяки широкому полю зору і діапазону частот, який він охоплює (від 400 до 800 МГц). Як говорять автори дослідження, кожен швидкий радіоімпульс описується його положенням у небі та величиною (мірою дисперсії) – це часова затримка, спричинена взаємодією спалаху з матеріалом під час його подорожі у просторі.
У дослідженні астрономи використали новий алгоритм кластеризації, який шукає кілька подій зі схожою мірою дисперсії. «Ми можемо виміряти положення швидкого радіоімпульсу в небі та міру його дисперсії з певною точністю, яка залежить від конструкції використовуваного телескопа, – говорять науковці. – Алгоритм кластеризації розглядає події, виявлені CHIME, і шукає кластери швидких радіоімпульсів, які мають узгоджені положення на небі та показники дисперсії в межах невизначеності вимірювань. Потім ми робимо різні перевірки, щоб переконатися, що спалахи походять від одного джерела».
З понад 1000 виявлених раніше подій лише 29 були ідентифіковані як такі, що повторюються, і практично всі повторювані імпульси виявилися нерегулярними. Єдиний виняток – радіоімпульс 180916, який пульсує кожні 16,35 дня. За допомогою нового алгоритму астрономи виявили ще 25 нових повторюваних імпульсів, а також відзначили деякі особливості. «Коли ми ретельно підрахували всі швидкі радіосплески та джерела, виявили, що лише близько 2,6% подій повторюються. Для багатьох нових джерел ми виявили лише кілька сплесків, що робить їх досить неактивними», – кажуть науковці.
«Таким чином, ми не можемо виключити, що джерела, для яких ми поки що бачили лише один спалах, з часом також покажуть повторні спалахи. Цілком можливо, що всі джерела швидких радіоімпульсів з часом повторюються, але багато з них не дуже активні. Будь-яка теорія повинна пояснити, чому деякі джерела гіперактивні, а інші переважно тихі», – додають астрономи.
Ці знахідки можуть допомогти в майбутніх дослідженнях з радіотелескопами наступного покоління, що введуть в експлуатацію в найближчі роки. До них належить Обсерваторія SKAO. Розташований в Австралії, цей 128-дюймовий телескоп буде об’єднаний з MeerKAT у Південній Африці для утворення найбільшого у світі радіотелескопа.
Також цікаво: