Ученые нашли источник загадочного радиосигнала из космоса. И он весьма неожиданный

Из любой точки галактики Млечный Путь кто-то посылает сигналы. Примерно каждые два часа импульс радиоволн проносится сквозь пространство-время, появляясь в данных, полученных за годы. Теперь группа астрономов под руководством Айрис де Рюйтер из Сиднейского университета определила источник этого загадочного сигнала — и это то, чего человечество никогда раньше не видело.

Примерно в 1645 световых годах от Земли находится двойная звездная система, содержащая белого карлика и красного карлика на такой близкой орбите, что каждый оборот сталкивает их магнитные поля, производя всплеск радиоволн, которые могут обнаружить наши телескопы. Этот источник получил название ILT J110160.52+552119.62 (ILT J1101+5521).

«Известно, что существует несколько сильно намагниченных нейтронных звезд, или магнетаров, которые излучают радиоимпульсы с периодом в несколько секунд, — говорит астрофизик Чарльз Килпатрик из Северо-Западного университета в США. — Некоторые астрофизики также утверждали, что источники могут испускать импульсы через регулярные промежутки времени, поскольку они вращаются, поэтому мы видим радиоизлучение только тогда, когда источник вращается по направлению к нам. Теперь мы знаем, что по крайней мере некоторые долгопериодические радиотранзиенты исходят от двойных звезд. Мы надеемся, что это мотивирует радиоастрономов локализовать новые классы источников, которые могут возникать из двойных нейтронных звезд или магнетаров».

Де Рюйтер впервые обнаружил сигналы в данных, собранных массивом радиотелескопов LOFAR. Дальнейшее расследование показало, что самое раннее обнаружение произошло в 2015 году. В некотором смысле сигнал был похож на быстрый радиовсплеск — тип мощного выброса радиоволн, который, как полагают, исходит от извергающихся магнетаров; но были и некоторые загадочные различия.

Одни быстрые радиовсплески повторяются, а другие — даже демонстрируют периодические закономерности. Но быстрые радиовсплески невероятно мощные, обнаруживаемые на расстоянии до миллиардов световых лет в пространстве-времени. Только один источник быстрых радиовсплесков был уверенно идентифицирован в галактике Млечный Путь. Быстрые радиовсплески также, как следует из названия, быстры: их продолжительность составляет всего лишь максимум миллисекунды.

Импульсы, испускаемые ILT J1101+5521, появлялись как по часам, каждые 125,5 минут, с более низкими энергиями, чем обычно наблюдается для быстрого радиовсплеска, и с длительностью, которая варьировалась, но в среднем составляла около минуты. Механизм, лежащий в основе этих сигналов, должен был отличаться от быстрых радиовсплесков в решающих аспектах.

Маленькие звезды, которые находятся далеко, как правило, слабые и их трудно увидеть. Де Рюйтер и ее коллеги использовали многозеркальный телескоп в Аризоне и обсерваторию Макдональда в Техасе, чтобы навестись на источник импульсов и посмотреть, смогут ли они идентифицировать объект, который их создает.

Как стало известно, был не один источник, а два: холодная, тусклая красная карликовая звезда и гораздо меньший белый карлик — сколлапсировавшее ядро ​​звезды, похожей на Солнце, которая жила и умерла, оставив после себя крошечный плотный комок звездного вещества, ярко светящийся остаточным теплом.

Эти два крошечных объекта находятся так близко друг к другу, что их орбитальный период составляет всего лишь волосок более двух часов. Но «дымящимся пистолетом» стало полное двухчасовое наблюдение за красным карликом, когда он, казалось, метался взад-вперед на месте — верный признак того, что он гравитационно спутался с другим объектом, слишком маленьким и слабым, чтобы его увидеть.

Единственный известный объект, который мог бы подойти, — это белый карлик. Эти два объекта находятся так близко друг к другу, что при каждом обороте их магнитные поля и плазма в них сталкиваются, вызывая всплеск радиоволн, которые затем распространяются по галактике.

«Было особенно здорово добавлять новые части к головоломке, — говорит де Рюйтер. — Мы работали с экспертами из всех видов астрономических дисциплин. Используя различные методы и наблюдения, мы шаг за шагом приближались к решению».

Это первый случай, когда радиоимпульсы были отслежены до бинарного объекта. Хотя они не являются быстрыми радиовсплесками, открытие предполагает, что некоторые источники загадочных радиоволн во Вселенной, включая периодические быстрые радиовсплески, могут быть продуктом бинарного взаимодействия.

Например, потенциальная энергия, излучаемая магнетарами в паре с массивными звездами, будет намного выше, чем импульсы ILT J1101+5521, что могло бы помочь объяснить по крайней мере некоторые повторяющиеся источники быстрых радиовсплесков, разбросанных по всей Вселенной.

В дальнейшем команда планирует более подробно изучить ILT J1101+5521, чтобы определить и проанализировать свойства красного карлика и, соответственно, белого карлика, с которым он разделяет свой странный орбитальный танец.

До этого с 2022 года астрономов озадачивали всплески интенсивных радиоволн из глубокого космоса, которые повторяются через регулярные промежутки времени. Новое исследование позволило отследить один из сигналов до его источника. Им оказалась обычная легкая звезда, называемая красным карликом. Оказалось, что она находится на бинарной орбите с белым карликом — плотным ядром, остающимся после взрыва звезды, похожей на Солнце.