Астрономи наблизилися до розгадки загадкових сигналів із космосу: знайдено "камінь Розетти"

Міжнародна група астрономів повідомила про важливий прорив у вивченні так званих довгоперіодичних транзієнтів – загадкових джерел радіосигналів, які періодично надсилають потужні імпульси з космосу. Про це пише Phys.

Дивіться також NASA відправила астронавтів у капсулу Crew Dragon через ризик аварії на МКС 

Чому відкриття ASKAP J1745 стало проривом?

Новий об'єкт отримав назву ASKAP J1745. На відміну від більшості подібних джерел, природу яких досі не вдалося встановити, цього разу вчені змогли визначити походження сигналів. Саме тому дослідники порівнюють відкриття з Розеттським каменем – артефактом, який допоміг розшифрувати давньоєгипетські ієрогліфи.

ASKAP J1745 був виявлений за допомогою радіотелескопа CSIRO ASKAP в Австралії. Під час подальших спостережень астрономи використали також рентгенівські та оптичні телескопи, що дозволило отримати набагато більше даних, ніж у випадку інших довгоперіодичних транзієнтів.

Довгоперіодичні транзієнти – це космічні об'єкти, які випромінюють яскраві радіоімпульси через регулярні проміжки часу. На відміну від більшості відомих пульсарів, які подають сигнали кожні секунди або навіть частки секунди, ці джерела можуть повторювати імпульси раз на кілька хвилин або навіть годин.

Поки що астрономам вдалося виявити лише близько десятка таких об'єктів. Частина з них регулярно випромінює сигнали вже понад 30 років. Інші можуть несподівано "замовкати" на дні або взагалі припиняти радіовипромінювання. Додатковою проблемою є те, що багато таких джерел розташовані поблизу центру нашої галактики, де велика кількість пилу ускладнює спостереження у видимому світлі.

Чому старі теорії не працювали?

Спочатку науковці припускали, що джерелами сигналів є дуже повільно обертові нейтронні зорі – пульсари. Такі об'єкти утворюються після вибухів наднових і є надзвичайно щільними залишками масивних зір.

Однак ця гіпотеза швидко зіткнулася з труднощами. Відомо, що пульсари поступово втрачають швидкість обертання, а після досягнення певного порогу мають припинити випромінювати радіохвилі.

Проблема в тому, що деякі довгоперіодичні транзієнти обертаються настільки повільно, що згідно з теорією взагалі не повинні генерувати радіосигнали. Через це астрономи почали шукати альтернативні пояснення, пов'язані з білими карликами – залишками менш масивних зір після завершення їх життєвого циклу.

Вчені знайшли джерело сигналів

Дослідження показало, що ASKAP J1745 належить до класу так званих катаклізмічних змінних зір. Це подвійна зоряна система, де один із компонентів є білим карликом.

Обидві зорі розташовані настільки близько одна до одної, що гравітація білого карлика буквально відтягує речовину від свого компаньйона. Такі системи також називають акреційними подвійними системами з білим карликом. Під час спостережень астрономи вперше зафіксували одночасне повторення як радіоімпульсів, так і рентгенівського випромінювання. Обидва типи сигналів виникали синхронно з орбітальним рухом двох зір. Дослідники вважають, що рентгенівське випромінювання виникає через нагрівання речовини під час її падіння на поверхню білого карлика.

Звідки беруться радіоімпульси?

Походження радіосигналів довгий час залишалося загадкою навіть після відкриття подвійної системи.

Втім, нові дані дозволили запропонувати переконливе пояснення. За словами вчених, зафіксовані радіоімпульси характерні для процесів, у яких заряджені частинки взаємодіють із потужними магнітними полями.

У випадку ASKAP J1745 склалися ідеальні умови для такого механізму. Обидві зорі мають надзвичайно сильні магнітні поля – у тисячі разів потужніші за магнітне поле апаратів магнітно-резонансної томографії. Одночасно між зорями постійно рухаються потоки заряджених частинок.

Саме взаємодія плазми та магнітних полів, імовірно, створює загадкові радіоімпульси, які реєструють телескопи.

Чому це важливо для науки?

ASKAP J1745 став першим довгоперіодичним транзієнтом, який вдалося детально дослідити відразу в кількох діапазонах електромагнітного спектра – від радіохвиль до видимого світла та рентгенівського випромінювання.

Науковці сподіваються, що цей об'єкт допоможе пояснити природу решти подібних джерел, про які поки що відомо значно менше. Фактично ASKAP J1745 може стати своєрідним еталоном для розуміння всієї групи довгоперіодичних транзієнтів. Крім того, його дослідження відкриває нові можливості для вивчення екстремальних фізичних процесів, пов'язаних із рухом плазми та поведінкою потужних магнітних полів у космосі.

Такі умови неможливо відтворити в лабораторіях на Землі, тому подібні зоряні системи залишаються унікальними природними майданчиками для дослідження фундаментальної фізики.