Через пять лет поисков ученые, возможно, поняли, откуда идут потоки таинственных радиоволн, поступающих извне Млечного Пути: они происходят от звезды-зомби, находящейся в экстремальных условиях. В новом исследовании астрономы предполагают, что это может объяснить эти причудливые межгалактические радиоволны, известные как быстрые радиовсплески (БРВ, fast radio bursts). 

Быстрые радиовсплески были одной из самых больших загадок для астрономов с 2007 года. Эти интенсивные потоки радиоволн поступают из-за пределов нашей галактики, и имеют длительность всего лишь миллисекунды. Никто точно не знает, что их вызывает, и изучать их невероятно сложно, так как они очень короткие. Считается, что БРВ происходят во Вселенной раз в секунду, но за последнее десятилетие их на Земле наблюдали всего лишь двадцать раз.

К счастью, один из этих быстрых радиовсплесков — так называемый БРВ 121102 — отличается от остальных: это единственный известный повторяющийся радиовсплеск. После того, как он был найден в 2012 году, астрономы смогли наблюдать это событие снова и снова. И они обнаружили, что волны, исходящие из источника этого БРВ, фактически искривлены — это знак того, что они прошли через какой-то сильно намагниченный материал, прежде чем достичь нашей планеты. Какое есть хорошее место, чтобы найти такой материал? Ядро галактики. «Если вы думаете о регионах, обладающими такими свойствами в нашей галактике, единственная подходящая область — центр галактики, где есть сверхмассивная черная дыра», — сказал Джейсон Хесселс, астроном из Амстердамского университета.

Конечно, есть и иные способы пройти через какой-либо другой материал с высокой намагниченностью, и Хессельс и его команда открыты для других интерпретации. Выяснив, что из себя представляет окружающая среда вокруг того места, где возник этот радиовсплеск, ученые приблизятся к пониманию того, как он появился.

Ученые предложили несколько идей о том, что может вызвать быстрый радиовсплеск. Возможно, они возникают во время катастрофических событий — например, когда две черные дыры врезаются друг в друга. Или, может быть, они происходят, когда что-то попадает в черную дыру и разрывается на части. Но эти сценарии не совсем объясняют БРВ 121102: «Если всплески повторяются, то должен быть источник, который продолжает их производить», — говорит Хессельс.

Поэтому астрономы думают, что БРВ 121102 может происходить от звездного тела, известного как нейтронная звезда — этот объект представляет собой плотное остаточное ядро ​​звезды после того, как она взорвалась. Некоторые виды нейтронных звезд могут периодически посылать вспышки излучения, что может объяснить повторяющиеся волны. Но волны, которые мы видели в БРВ 121102, невероятно яркие, и они мощнее, чем нейтронная звезда может произвести. Астрономы думают, что волны исходят из галактики на расстоянии 3 миллиардов световых лет, что дает достаточную интенсивность для того, чтобы соответствовать тому, что мы видели.

Чтобы узнать больше об источнике радиовсплесков, Хессельс и его команда использовали обсерваторию Аресибо в Пуэрто-Рико и телескоп Грин банка в Западной Вирджинии, чтобы наблюдать за радиовсплесками, поступающими из этой галактики, и в конечном счете удалось обнаружить 16 всплесков в 2016 и 2017 годах. Анализируя эти данные, они обнаружили искажение в радиоволнах. Обычный волновой пакет будет иметь различные длины волн, которые двигаются в нескольких направлениях. Но волны, идущие от БРВ 121102, все, казалось, двигались в одном направлении, что говорит нам о том, что они были поляризованы. «Это похоже на то, как солнечные очки уменьшают блики от отраженного от снега света. Они чувствительны только к определенному направлению света», — говорит Хессельс.

Когда поляризованный свет перемещается через сильное магнитное поле, он может исказиться. И Хессельс обнаружил, что эти радиоволны были настолько искажены, что они, должно быть, прошли через невероятно горячий супермагнитный материал. Область вокруг сверхмассивной черной дыры соответствует этому описанию: огромные диски газа и пыли окружают черные дыры, и они становятся сильно нагретыми и намагниченными при падении на нее. Это может объяснить искажения, а также то, почему сигнал от БРВ 121102 настолько яркий. Возможно, что материал рядом с черной дырой действует как увеличительное стекло, усиливая сигнал, когда через него проходят радиоволны.

Хессельс и его команда предлагают другие объяснения происходящего. Возможно, волны проходят через сильно намагниченную газовую туманность. Или нейтронная звезда, производящая сигнал, не так давно была сверхновой, и волны проходят через внешнюю оболочку звезды, которая была сдута во время такой насильственной смерти. Однако исследователи считают, что сверхмассивная черная дыра — лучшее объяснение, и другие ученые с этим согласны. «На самом деле, единственной средой, которую мы видели с таким типом искажений, является галактический центр в нашей собственной галактике», — говорит Дункан Лоример, астроном из Университета Западной Вирджинии, который обнаружил первый БРВ и не был вовлечен в это исследование.

Это большой шаг в стремлении выяснить природу быстрых радиовсплесков. Но сегодняшнее открытие объясняет только повторяющиеся сигналы БРВ 121102. Другие радиовсплески, которые мы видели, могут исходить из совершенно разных типов источников в других типах сред. «Это единственный известный повторяющийся радиовсплеск, поэтому мы могли бы выделить очень конкретный подкласс БРВ, который нельзя обобщать на все подобные события», — говорит Лоример.

Надеемся, что все больше быстрых радиовсплесков будут обнаружены в ближайшие годы, чтобы помочь ученым разгадать эту тайну. Вот-вот появятся новые мощные радиотелескопы, которые должны быть в состоянии чаще улавливать БРВ. И поскольку мы будем находить больше этих радиовсплесков, мы можем узнать много нового о них, особенно если мы найдем еще один повторяющийся БРВ. «Мы ожидаем найти несколько десятков, если не сотен, источников таких радиовсплесков в течение следующих нескольких лет», — говорит Хессельс. «И, возможно, мы вскоре найдем следующий повторяющийся источник радиоволн».