В архивных данных радиотелескопа Murchison Widefield Array астрономы обнаружили новый загадочный объект. На протяжении двух месяцев каждые 18 минут он испускал сильное радиоизлучение, на минуту становясь одним из самых ярких радиоисточников на ночном небе. Эти вспышки происходили в 2018 году, но с тех пор объект «успокоился» и больше не излучает. Учёные считают, что это новый тип астрономических объектов, теоретически предсказанных, но ещё не наблюдавшихся — магнитары со сверхдлинным периодом вращения. Давайте разбираться в этой запутанной истории.
Астрономические объекты, которые вспыхивают на короткий промежуток времени, а затем гаснут, называются транзиентами. Это вполне обычное для астрономов явление. Существенное изменение яркости происходит как за доли секунды, так и в течение нескольких дней, недель или даже лет. Однако в масштабах Вселенной в сравнении с миллионами и миллиардами лет — это кратковременные процессы. Транзиенты бывают медленными или быстрыми.
Медленные транзиенты увеличивают свою яркость до пикового значения за несколько дней, после чего постепенно исчезают в течение нескольких месяцев. Так ведут себя сверхновые: сначала звёзды взрываются, а затем тускнеют по мере того, как их остатки разлетаются и остывают.
Быстрые транзиенты могут вспыхивать и гаснуть каждые несколько миллисекунд или секунд. К ним относятся нейтронные звёзды — сверхплотные ядра погибших звёзд, которые невероятно быстро вращаются и обладают мощным магнитным полем.
Периодичность вспышек нейтронных звёзд связана с их вращением — излучение исходит из областей магнитных полюсов звезды. Если объект ориентирован так, что пучок излучения попадает на Землю, то кажется, что он вспыхивает и гаснет через определённый промежуток времени, подобно маяку.
Чем же примечателен новый обнаруженный радиоисточник? Во время наблюдений он вспыхивал с необычной периодичностью — раз в 18,18 минут. Это слишком медленно для нейтронной звезды и не свойственно ни одному известному астрономическому объекту. Каждый всплеск радиоизлучения длился от 30 до 60 секунд, что крайне непродолжительно по сравнению со вспышкой сверхновой.
Анализ также показал, что это компактный объект, который испускал очень яркое излучение, регистрируемое в широком радиодиапазоне с периодическим переходом на низкие частоты. Кроме того, исходящее от него излучение, характеризуется высокой линейной поляризацией, то есть электромагнитные волны распространяются в одном направлении и ограничены одной плоскостью. Это свидетельствует о наличии у объекта сильных и строго упорядоченных магнитных полей.
И это не единственные его особенности. Телескоп регистрировал радиоизлучение в январе 2018 года, в феврале источник никак себя не проявлял, а в марте снова «включился». На протяжении каждого из активных периодов транзиент придерживался своего строгого графика, однако с апреля 2018 года и до настоящего времени вспышки больше не наблюдались. Не обнаружились они и в архивных данных за пять лет, предшествовавших 2018 году.
Регулярная периодичность вспышек указывает либо на его вращение, либо на орбитальное движение. Исходя из того, что объект компактный (меньше, чем Солнце), учёные считают более вероятным его вращение, так как существующие модели орбитального движения не предполагают того, что объекты производят такое сильное излучение и с такой точной периодичностью.
Астрономы выдвинули несколько предположений относительно того, что же представляет из себя этот объект. Среди возможных источников радиоизлучения — вспыхивающие звёзды, экзопланеты, двойные системы белых или красных карликов. Но с учётом расположения источника (около 4200 световых лет от нас) такие объекты имели бы яркость на несколько порядков меньше, а их излучаемый свет обладал бы круговой поляризацией.
Другое предположение — медленный пульсар. Однако для того, чтобы генерировать столь мощное радиоизлучение, у него должно быть сверхсильное магнитное поле, которым не обладает ни один известный астрономический объект. Более яркие вспышки могут порождать быстровращающиеся пульсары, но это не совместимо с характеристиками обнаруженного транзиента.
А может быть мы всё-таки дождались послания от инопланетного разума? Пока что нет. Технологические сигналы покрывают только узкую часть электромагнитного спектра. Чтобы произвести сигнал в широком диапазоне частот, требуется задействовать огромное количество энергии. Это было бы слишком расточительно для любой даже самой развитой цивилизации, которая могла бы это сделать.
Наиболее подходящее объяснение — магнитар со сверхдлинным периодом вращения. Сами по себе магнитары уже обнаруживались, однако очень медленно вращающиеся объекты такого типа ранее существовали лишь в теории. Но и в этом случае у астрономов есть вопросы.
Магнитары — нейтронные звёзды с экстремально сильным магнитным полем, в миллиарды раз мощнее, чем у Солнца. В отличие от пульсаров они могут вращаться не так быстро — раз в 10 секунд. Магнитары со сверхдлинным периодом должны вращаться ещё медленнее. Однако астрономы предполагали, что такие объекты будут крайне тусклыми: с возрастом нейтронные звёзды замедляются и теряют энергию, в результате чего перестают излучать.
Во время замедления вращения магнитары ярче, чем пульсары, но радиосветимость нового объекта оказалась существенно выше, чем у типичных магнитаров, несмотря на то, что он так медленно вращается. Астрономы предполагают, что этот магнитар каким-то образом намного эффективнее преобразует генерируемую магнитным полем энергию, в радиоизлучение. Возможно, нейтронная звезда пережила вспышку или проявила другую активность, в результате чего смогла генерировать излучение каждые 18 минут.
Ещё одна особенность магнитаров заключается в том, что их обычно обнаруживают в рентгеновском диапазоне, а в радиодиапазоне они вспыхивают редко. И даже если они и испускают сильные радиосигналы, то делают это после рентгеновских вспышек. При этом, чтобы порождать радиоизлучение, рентгеновская светимость объекта в спокойном состоянии должна быть меньше определённого порога.
С помощью данных наблюдений рентгеновской орбитальной обсерватории Swift астрономы выяснили, что рентгеновское излучение предполагаемого магнитара в состоянии покоя не только ниже этого порога почти на 5 порядков, но и меньше, чем у других магнитаров, за исключением двух представителей, объединяющих в себе свойства и пульсаров и магнитаров (SGR 0418+5729 и Swift J1822.3–1606).
Учёные также предложили и другое объяснение: возможно этот транзиент представляет собой редкий тип белого карлика — ядра мёртвой звезды, которой не хватило массы, чтобы превратиться в нейтронную звезду. Вращение белого карлика с определённой скоростью могло бы генерировать такое радиоизлучение. Чтобы проверить эту гипотезу, нужны дополнительные наблюдения в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.
Астрономы планируют и дальше наблюдать за этим радиоисточником на случай, если он снова станет пульсировать. Существующие методы поиска пульсаров и магнитаров хорошо отработаны и учитывают короткий период вращения. Однако обзор неба на низких радиочастотах в поисках объектов с минутным периодом позволил обнаружить медленно пульсирующего транзиента. Результаты поиска других таких же объектов помогут понять, было ли это единичным случаем или же астрономы обнаружили новый тип астрономических объектов.
Авто: Алина Нестерова
Источники: www.icrar.org, www.nature.com, www.livescience.com, www.euronews.com, www.theregister.com, www.iflscience.com, earthsky.org, www.inverse.com, newatlas.com
