Вчені вперше залучили можливості космічного телескопа імені Джеймса Вебба (JWST), щоб дослідити походження дивного, надзвичайно потужного радіосигналу, що промчав повз Землю на початку цього року. Цей телескоп, наступник знаменитого “Габбла”, є одним із найпотужніших інструментів людства для спостереження за Всесвітом в інфрачервоному діапазоні, дозволяючи зазирнути в найвіддаленіші куточки космосу та вивчати об’єкти, приховані від видимого світла. Відстеживши яскравий радіосплеск до краю галактики, розташованої на відстані близько 130 мільйонів світлових років від Землі, дослідники використали інфрачервоний “зір” JWST, щоб виявити потужний вибух енергії, що походить від великої, старої зорі, яка, можливо, і є прабатьком цього загадкового сигналу. Команда також детально розгледіла окремі зорі, скупчені неподалік, створивши надзвичайно чітку картину початкового середовища радіосплеску.
Ці визначні відкриття, описані у двох статтях, опублікованих 21 серпня у виданні The Astrophysical Journal Letters, можуть ознаменувати переломний момент у дослідженні швидких радіосплесків (ШРС). Досі ці явища було вкрай складно відстежити до їхніх материнських галактик, не кажучи вже про конкретні зоряні системи, що їх породили. Петер Бланшард, науковий співробітник Гарвардського університету та провідний автор однієї з наукових праць, зазначив у своїй заяві, що висока роздільна здатність JWST дозволяє вперше розрізняти окремі зорі навколо швидких радіосплесків. Це відкриває шлях до визначення типів зоряних середовищ, які можуть породжувати такі потужні спалахи, особливо коли рідкісні ШРС вдається зафіксувати з таким рівнем деталізації.
Нові горизонти для досліджень
Швидкі радіосплески, вірні своїй назві, є неймовірно короткими імпульсами радіоенергії. Вони часто тривають лише кілька мілісекунд, але за цей час випромінюють більше енергії, ніж Сонце за кілька днів. З моменту відкриття цього феномену у 2007 році вчені виявили понад 1000 швидких радіосплесків, що вириваються з усіх куточків неба. Однак надкоротка тривалість цих імпульсів ускладнює їх вивчення. Багато дивних сигналів, здається, повторюються, але деякі — ні. Існує кілька теорій щодо причин виникнення ШРС, причому основною вважаються магнетари — нейтронні зорі, що швидко обертаються та мають надзвичайно потужне магнітне поле. Нейтронні зорі – це надщільні залишки згаслих зірок, які завершили своє життя грандіозним вибухом наднової. Але й ця теорія досі залишається предметом дискусій.
У березні астрономи з Канадського експерименту з картографування інтенсивності водню (CHIME) — масиву з понад 1000 радіоприймачів, присвячених вивченню швидких радіосплесків, — виявили найяскравіший радіосплеск, коли-небудь зафіксований на цьому об’єкті. Офіційно названий FRB 20250316A, цей потужний спалах команда назвала “RBFLOAT”, що розшифровується як “Найяскравіший радіоспалах усіх часів”.
Надзвичайна яскравість спалаху підказала дослідникам, що швидкий радіосплеск виник порівняно близько до Чумацького Шляху — нашої рідної галактики, яка охоплює близько 100 000 світлових років. Це зробило його ідеальним об’єктом для нової системи CHIME Outrigger — комплексу телескопів, що простягається по Північній Америці, від Каліфорнії до Британської Колумбії. Вивчаючи потужний ШРС з кількох оглядових точок, дослідники визначили його місце розташування у галактиці NGC 4141, яка знаходиться всередині Великого Воза — відомого астеризму сузір’я Велика Ведмедиця. Потім вони звузили область походження спалаху до ділянки космосу розміром лише 45 світлових років. Це, для порівняння, незбагненно мала ділянка у величезних масштабах Всесвіту.
Аманда Кук, науковий співробітник Університету Макгілла та провідний автор другої наукової праці, прокоментувала в заяві, що точність цієї локалізації подібна до того, якби ви помітили монету на відстані 100 кілометрів.
Після первинної детективної роботи CHIME команда звернулася по допомогу до могутнього космічного телескопа імені Джеймса Вебба, який прицільно спостерігав за вузькою ділянкою космосу, де виник RBFLOAT. Телескоп не тільки виявив спалах інфрачервоної енергії саме в тому місці, де було зареєстровано швидкий радіосплеск, але й детально дослідив окремі зорі в навколишньому районі, щоб охарактеризувати середовище, з якого випромінювався радіосплеск.
“Це може бути перший об’єкт, пов’язаний зі швидким радіосплеском, який хто-небудь знайшов в іншій галактиці”, — зазначив Бланшард в іншій заяві.
Дані JWST показали, що інфрачервоний об’єкт є або червоним гігантом (зорею, яка розширилася, наближаючись до кінця свого життя), або масивною зорею середнього віку, у багато разів більшою за Сонце. Хоча жоден з цих типів зірок не є вірогідним джерелом швидких радіосплесків, цілком можливо, що невидима зоря-компаньйон — наприклад, нейтронна зоря, що випромінює енергію — обертається навколо інфрачервоного об’єкта, додали вчені. Якщо це так, зоря-компаньйон могла відсмоктувати матеріал зі свого більшого господаря, що могло спровокувати яскравий радіосплеск.
Вивчаючи навколишнє середовище, що рясніє молодими, але масивними зорями, команда також висунула другу гіпотезу: що одна з більших зірок у скупченні вже колапсувала в магнетар, який міг легко випромінювати швидкий радіосплеск, але був би занадто тьмяним, щоб його безпосередньо побачити за допомогою JWST.
“Незалежно від того, чи є зв’язок із зорею реальним, ми багато дізналися про походження спалаху”, — сказав Бланшард. “Якщо система подвійних зірок не є відповіддю, наша робота натякає на те, що ізольований магнетар спричинив швидкий радіосплеск”.
Залишаючи RBFLOAT осторонь, це дослідження показує, що нещодавно модернізований експеримент CHIME здатний локалізувати невловимі швидкі радіосплески з безпрецедентною точністю, а JWST стає потужним партнером у полюванні за цими таємничими космічними явищами. Подальше відстеження ШРС до їхніх джерел не тільки допоможе розгадати одну з найбільших невирішених загадок в астрофізиці, а й проллє нове світло на зоряну динаміку, розкриваючи, як різні зорі поводяться протягом свого яскравого, але бурхливого життя.
