Быстрые радиовсплески (FRB) — одно из самых загадочных астрофизических явлений, открытых в последние десятилетия. Эти мощные события высвобождают огромное количество энергии в течение нескольких миллисекунд, и их происхождение до сих пор остаётся неразгаданным. В редких случаях FRB сопровождаются устойчивым радиоизлучением, что может помочь учёным понять физические процессы, лежащие в основе этих явлений.

Исследователи из Итальянского национального института астрофизики (INAF) и их международные коллеги зарегистрировали самое слабое устойчивое радиоизлучение, когда-либо обнаруженное для FRB. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Предметом исследования стал FRB20201124A, быстрый радиовсплеск, обнаруженный в 2020 году, источник которого находится примерно в 1,3 миллиардах световых лет от Земли. Наблюдения проводились с помощью самого чувствительного радиотелескопа в мире, Very Large Array (VLA).

«Мы смогли продемонстрировать с помощью наблюдений, что постоянное излучение, наблюдаемое вместе с некоторыми быстрыми радиовсплесками, ведёт себя так, как и ожидалось в рамках модели небулярного излучения, то есть «пузыря» ионизированного газа, окружающего центральный источник», — объясняет Габриэле Бруни, исследователь INAF в Риме и ведущий автор новой статьи.

Художественное изображение магнетара, окружённого туманностью, ответственной за радиоизлучение, связанное с некоторыми быстрыми радиовсплесками.
Источник: NSF/AUI/NRAO/S. Dagnello

Новые данные позволяют сузить природу источника, питающего эти загадочные радиовспышки. Согласно исследованию, за явление могут быть ответственны магнетары (сильно намагниченная нейтронной звезда) или рентгеновские двойные звёзды с высокой аккрецией. Ветры, создаваемые этими объектами, могли бы «раздуть» плазменный пузырь, вызывая устойчивое радиоизлучение.

«В новой работе мы провели наблюдения с более высоким пространственным разрешением с помощью VLA, а также наблюдения в разных диапазонах с помощью интерферометра NOEMA и Gran Telescopio Canarias, что позволило реконструировать общую картину галактики и обнаружить присутствие компактного радиоисточника — плазменного пузыря FRB — погруженного в область звездообразования», — добавил соавтор Луиджи Пиро из INAF.

Большая часть работы была сосредоточена на исключении того, что постоянное радиоизлучение исходит из области звездообразования и, следовательно, физически не связано с источником FRB. Для этой цели наблюдения NOEMA в миллиметровом диапазоне измеряли количество пыли, которая является индикатором «затенённых» областей звездообразования, тогда как оптические наблюдения GranTeCan измеряли излучение ионизированного водорода, которое также является индикатором скорости звездообразования.

«Оптические наблюдения были важным элементом для изучения области FRB с пространственным разрешением, аналогичным разрешению радионаблюдений. Картографирование выбросов водорода на таком высоком уровне детализации позволило нам вывести локальную скорость звездообразования, которая, как мы обнаружили, была слишком низкой для обоснования непрерывного радиоизлучения», — отмечает соавтор Элиана Палацци из INAF.

Понимание природы устойчивых излучений позволяет исследователям добавить часть к головоломке о природе этих загадочных космических источников. Большинство FRB не демонстрируют устойчивых излучений, и до сих пор этот тип излучения был связан только с двумя FRB. FRB20201124A, напротив, находится на большом, но не чрезмерном расстоянии, что позволило измерить устойчивое излучение, несмотря на его низкую яркость.